Question

9．某小组同学设计如下实验，研究亚铁盐与H₂O₂溶液的反应．
【实验Ⅰ】
试剂：酸化的0.5mol•L^-1FeSO4溶液（pH=0.2），5% H₂O₂溶液（pH=5）

操作	现象
取2mL上述FeSO4溶液于试管中，加入5滴5% H2O2溶液	溶液立即变为棕黄色，稍后，产生气泡．测得反应后溶液pH=0.9
向反应后的溶液中加入KSCN溶液	溶液变红

（1）上述实验中H₂O₂溶液与FeSO₄溶液反应的离子方程式是2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=+2Fe³⁺+2H₂O．
（2）产生气泡的原因是Fe³⁺催化下H₂O₂分解生成O₂．
【实验Ⅱ】
试剂：未酸化的0.5mol•L^-1FeSO₄溶液（pH=3），5% H₂O₂溶液（pH=5）

操作	现象
取2mL 5% H2O2溶液于试管中，加入5滴上述FeSO4溶液	溶液立即变为棕黄色，产生大量气泡，并放热，反应混合物颜色加深且有浑浊．测得反应后溶液pH=1.4

（3）将上述混合物分离，得到棕黄色沉淀和红褐色胶体．取部分棕黄色沉淀洗净，加4mol•L^-1盐酸，沉淀溶解得到黄色溶液．初步判断该沉淀中含有Fe₂O₃，经检验还含有SO₄^2-．检验棕黄色沉淀中SO₄^2-的方法是取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中，加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明棕黄色沉淀中含有SO₄^2-．
（4）对于生成红褐色胶体的原因，提出两种假设：
i． H₂O₂溶液氧化Fe²⁺消耗H⁺
ii．Fe²⁺氧化的产物发生了水解
①根据实验II记录否定假设 i，理由是反应后溶液的pH降低．
②实验验证假设 ii：取Fe₂（SO₄）₃溶液，加热，溶液变为红褐色，pH下降，证明假设 ii成立．
（5）将FeSO₄溶液加入H₂O₂溶液后，产生红褐色胶体，反应的离子方程式是2Fe²⁺+4H₂O+H₂O₂=+2Fe（OH）₃（胶体）+2H⁺．
【实验Ⅲ】
若用FeCl₂溶液替代FeSO₄溶液，其余操作与实验 II相同，除了产生与 II相同的现象外，还生成刺激性气味气体，该气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红但不褪色．
（6）产生刺激性气味气体的原因是H₂O₂分解反应放热，促进Fe³⁺的水解平衡正向移动，产生的HCl受热挥发．
（7）由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亚铁盐与H₂O₂反应的现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量（至少写两点）有关．

Answer 1

分析 （1）根据现象H₂O₂溶液与FeSO₄溶液反应生成铁离子，铁元素化合价升高，则过氧化氢生成水；
（2）生成铁离子，能催化过氧化氢分解生成氧气；
（3）硫酸根离子用酸化的氯化钡检验；
（4）①根据实验II记录反应后溶液pH=1.4，酸性增强，假设i不合理；
②根据假设ii，Fe²⁺氧化的产物发生了水解，则为铁离子水解，取硫酸铁验证即可；
（5）根据假设ii为过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，铁离子发生水解生成氢氧化铁胶体；
（6）用FeCl₂溶液替代FeSO₄溶液，其余操作与实验II相同，该气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红但不褪色，为HCl气体；
（7）由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亚铁盐与H₂O₂反应的现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量有关．

解答 解：（1）H₂O₂溶液与FeSO₄溶液反应生成铁离子和水，离子方程式为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=+2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=+2Fe³⁺+2H₂O；
（2）过氧化氢在铁离子催化作用下分解生成氧气，故产生气泡；
故答案为：Fe³⁺催化下H₂O₂分解生成O₂；
（3）硫酸根离子用酸化的氯化钡检验，故检验棕黄色沉淀中SO₄^2-的方法是：取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中，加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明棕黄色沉淀中含有SO₄^2-；
故答案为：取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中，加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明棕黄色沉淀中含有SO₄^2-；
（4）①根据实验II记录反应后溶液pH=1.4，酸性增强，假设i中消耗氢离子，酸性减弱，pH应增大，故不合理；
故答案：反应后溶液的pH降低；
②根据假设ii，Fe²⁺氧化的产物发生了水解，铁离子水解，验证硫酸铁溶液中铁离子的水解平衡即可，取Fe₂（SO₄）₃溶液，加热，溶液变为红褐色，pH下降，证明假设 ii成立；
故答案为：Fe₂（SO₄）₃溶液；
（5）根据假设ii，为过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，铁离子发生水解生成氢氧化铁胶体，反应为：2Fe²⁺+4H₂O+H₂O₂=+2Fe（OH）₃（胶体）+2H⁺；
故答案为：2Fe²⁺+4H₂O+H₂O₂=+2Fe（OH）₃（胶体）+2H⁺；
（6）用FeCl₂溶液替代FeSO₄溶液，其余操作与实验II相同，H₂O₂分解反应放热，促进Fe³⁺的水解平衡正向移动，产生的HCl受热挥发；
故答案为：H₂O₂分解反应放热，促进Fe³⁺的水解平衡正向移动，产生的HCl受热挥发；
（7）由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亚铁盐与H₂O₂反应的现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量有关；
故答案为：pH、阴离子种类、温度、反应物用量．

点评 本题考查性质实验方案设计，侧重考查学生知识综合应用、根据物质的性质进行实验原理分析及实验方案设计能力，综合性较强，注意把握物质性质以及对题目信息的获取于使用，难度中等．