题目内容
【题目】实验小组研究二价铁的还原性，设计如下实验。
序号 | 实验方案 | 现象 |
Ⅰ |
| 现象a：生成白色沉淀，3 min后沉淀基本变为红褐色 |
Ⅱ |
| 现象b：生成白色沉淀，3 min后沉淀颜色几乎不变 |
（1）实验所用的FeSO4溶液由Fe2(SO4)3溶液和足量铁粉反应制得，离子方程式是____。
（2）实验I中沉淀变为红褐色的化学方程式是________。
（3）关于实验II中白色沉淀的组成，小组同学展开研究。
① 已知Fe(HCO3)2在水中不存在。对沉淀组成作出如下假设，请补充完整。
假设a：依据NaHCO3溶液显_______性，推测白色沉淀可能为Fe(OH)2；
假设b：白色沉淀可能为_______。
② 研究白色沉淀组成的实验如下：
i．取少量白色沉淀，充分洗涤，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，产生无色气泡；
ii．向所得溶液中滴入KSCN试剂，溶液几乎不变红；
iii．向ii溶液中再滴入少量H2O2，溶液立即变为红色。
由此说明，白色沉淀中一定含有_________离子。
③ 研究过程中发现白色沉淀在空气中久置，最终变为红褐色。则该沉淀比实验I中所得的Fe(OH)2______（填“难”或“易”）于被空气氧化。
（4）对比实验I，研究酸碱性对二价铁还原性的影响，设计实验III：
将实验方案补充完整______。
（5）据以上实验，为避免二价铁被空气氧化，可采取的措施是______。
【答案】2Fe3++Fe=3Fe2+ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 碱 FeCO3 Fe2+和CO32- 难 滴加H2SO4溶液 控制溶液为酸性环境、使二价铁以碳酸盐的形式沉淀
【解析】
Fe2+具有还原性，易被空气中的氧气氧化，实验I中向FeSO4溶液中滴加氢氧化钠溶液，先发生复分解反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，3min后沉淀基本变为红褐色，说明氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化为红褐色氢氧化铁；实验IINaHCO3溶液显碱性，向FeSO4溶液中滴加NaHCO3溶液，同样产生白色沉淀，白色沉淀3 min后沉淀颜色几乎不变，与实验I现象不一致，因此推测白色沉淀可能是别的物质，根据参加反应的物质推测，沉淀还有可能是碳酸亚铁；且碳酸亚铁被氧气氧化的速率小于氢氧化亚铁氧化的速率，据此解题。
(1)Fe与Fe3+发生氧化还原反应生成Fe2+，书写此反应方程式时应注意电荷守恒和质量守恒。反应方程式可表示为： 2Fe3++Fe=3Fe2+ ；
(2)实验I中沉淀变为红褐色,说明氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化为红褐色氢氧化铁，反应方程式为：4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 ；
(3)①碳酸氢钠溶液呈碱性；根据加入的试剂和实验现象可知白色沉淀还有可能为碳酸亚铁FeCO3 ；
②i．取少量白色沉淀，充分洗涤，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，产生无色气泡，则无色气泡应为二氧化碳，则沉淀中应含有碳酸根；ii．向所得溶液中滴入KSCN试剂，溶液几乎不变红，说明溶液中不含有三价铁离子；iii．向ii溶液中再滴入少量H2O2，溶液立即变为红色，说明原溶液中存在亚铁离子，被H2O2 氧化为铁离子；因此可以说明沉淀中一定含有Fe2+和CO32- ；
③实验II，3min后白色沉淀无变化，在空气中久置，最终变为红褐色。而实验I中的氢氧化亚铁在3min后完全被氧化，因此实验II中沉淀比实验I中所得的Fe(OH)2难于被空气氧化。
(4)实验III的实验目的是研究酸碱性对二价铁还原性的影响，而实验I已经研究了碱性条件对二价铁的还原性的影响，因此实验III应为研究酸性条件的影响，实验方案应为向硫酸亚铁溶液中滴加H2SO4溶液；
(5)实验III的现象显示，在酸性条件下，二价铁离子不易被氧化，因此为避免二价铁被空气氧化，可采取的措施是控制溶液为酸性环境，或使二价铁以碳酸盐的形式沉淀。
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