Question

14．某学习小组探究温度对Fe³⁺水解的影响．通过测量不同温度下溶液透光率（对光的透过能力）的变化判断平衡移动的方向．一般情况下溶液颜色越深，透光率越小．
（1）Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H＞0
①加热，溶液颜色变深，平衡向右移动．
②通常在FeCl₃溶液中加入少量HCl，目的是抑制铁离子水解．
（2）探究温度对Fe³⁺水解的影响．
【假设】当温度升高时，Fe³⁺水解平衡正向移动，溶液的颜色会变深，透光率减小；如果降温时反应可逆回，则溶液的颜色应该变浅，透光率增大．
【实验】分别加热0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化）至50℃后停止加热，自然冷却．测得的温度变化曲线及透光率变化曲线如图所示．

①Fe（NO₃）₃、FeCl₃溶液浓度相同，目的是保证铁离子浓度相等．
②小组依据变化曲线推测：FeCl₃溶液颜色随温度变化的改变可能不完全是由水解平衡引起的．推测的根据是0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化），50℃后停止加热，自然冷却，两者透光率不同．
（3）为证实小组推测，实验如下：

编号	实验	操作及现象
a	向Fe（NO3）3溶液（棕黄色）中加入大量HNO3	i．溶液颜色非常浅 ii．加热和降温过程中透光率无明显变化
b	向FeCl3溶液（黄色）中加入大量HNO3	i．溶液仍为黄色 ii．加热透光率下降，降温透光率上升

①实验a、b加入大量HNO₃的作用是抑制水解，这样做的目的是为验证阴离子不同对铁离子水解的影响．
②小组推测是否合理，说明理由合理，阴离子不同，溶液颜色不同．
（4）【查阅文献】Fe³⁺+nCl^-?[FeCl_n]^3-n（黄色）△H＞0（n=1～4）．该平衡可以解释FeCl₃溶液实验的现象，通过如下实验得到了证实．
【实验】（将实验过程补充完整）：

编号	实验	操作及现象
c	向Fe（NO3）3溶液中加入大量HNO3，再加入几滴NaCl溶液．	测此溶液透光率随温度改变的变化情况，增加氯离子浓度，有色离子浓度增加

结果与讨论：加热能促进Fe³⁺的水解，但降温时逆回程度较小；溶液颜色与阴离子有关．

Answer 1

分析 （1）根据平衡移动原理分析，改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动；
（2）①对照实验需满足只有一个条件不同，进行比较；
②从图示可知，0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化），50℃后停止加热，自然冷却，两者透光率不同，FeCl₃溶液透光率随温度升高而减小的幅度明显大于Fe（NO₃）₃溶液；
（3）①氯化铁中存在的[FeCl₄（H₂O）₂]^-为黄色，实验a、b加入大量HNO₃的作用是抑制水解，验证阴离子不同对铁离子水解的影响；
②对照实验a、b，小组推测合理；
（4）验证氯离子的影响需加入氯离子，测此溶液透光率随温度改变的变化情况，增加氯离子浓度，有色离子浓度增加．

解答 解：（1）①Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H＞0正反应为吸热反应，升高温度平衡向吸热方向移动，所以平衡向右移动，溶液颜色变深，
故答案为：右；
②通常在FeCl₃溶液中加入少量HCl，氯化氢在溶液中为强酸，电离出氢离子，增大生成物浓度，平衡逆向移动，抑制铁离子水解，
故答案为：抑制铁离子水解；
（2）①分别加热0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化）至50℃后停止加热，自然冷却，铁离子浓度相等，阴离子不同，比较阴离子不同对Fe³⁺水解是否有影响，
故答案为：铁离子浓度；
②从图示可知，0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化），50℃后停止加热，自然冷却，0.5mol/LFe（NO₃）₃透光率强于0.5mol/LFeCl₃溶液（均未酸化），由此可推测：FeCl₃溶液颜色随温度变化的改变可能不完全是由水解平衡引起的，
故答案为：0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化），50℃后停止加热，自然冷却，两者透光率不同；
（3）①实验a、b对比，硝酸铁溶液加入硝酸溶液，溶液中氢离子浓度增大，
硝酸铁中存在：[Fe（H₂O）₆]³⁺+H₂O?[Fe（H₂O）_6-n（OH）_n]^3-n（黄色）+nH₃O⁺，Fe（NO₃）₃溶液呈黄色的原因是[Fe（H₂O）₆]³⁺水解产生了黄色的[Fe（H₂O）_6-n（OH）_n]^3-n，
FeCl₃溶液呈黄色主要是发生：[Fe（H₂O）₆]³⁺+4Cl^-?[FeCl₄（H₂O）₂]^-+4H₂O，由于含有[FeCl₄（H₂O）₂]^-的缘故，试管a、b中加入大量的HNO₃后，溶液中氢离子浓度增大，抑制水解，a中溶液褪色，而b中溶液仍呈黄色，为验证阴离子不同对铁离子水解的影响，
故答案为：为验证阴离子不同对铁离子水解的影响；
②对照实验a、b，合理，阴离子不同，溶液颜色不同，
故答案为：合理，阴离子不同，溶液颜色不同；
（4）Fe³⁺+nCl^-?[FeCl_n]^3-n（黄色）△H＞0（n=1～4）．增加氯离子浓度，平衡[Fe（H₂O）₆]³⁺+4Cl^-?[FeCl₄（H₂O）₂]^-+4H₂O中，可以引起化学平衡正向移动，有色离子浓度增加，进而说明FeCl₃溶液透光率随温度升高而减小的幅度明显大于Fe（NO₃）₃溶液，溶液颜色与阴离子有关，
故答案为：几滴NaCl溶液；测此溶液透光率随温度改变的变化情况，增加氯离子浓度，有色离子浓度增加．

点评 本题考查了对探究实验方案分析评价、信息获取与迁移运用，注意充分利用对照实验进行分析，是对现实综合能力的考查，难度中等．