题目内容

10．为探究FeCl3溶液中的离子平衡和离子反应，某小组同学进行了如下实验．
（1）配制50mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液，测其pH约为0.7，即c（H+）=0.2mol•L-1．
①用化学用语解释FeCl3溶液呈酸性的原因：Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+．
②下列实验方案中，能使FeCl3溶液pH升高的是acd（填字母序号）．
a．加水稀释               b．加入FeCl3固体  c．滴加浓KSCN溶液       d．加入NaHCO3固体
（2）小组同学利用上述FeCl3溶液探究其与足量锌粉的反应．实验操作及现象如表：
操作现象
向反应瓶中加入6.5g锌粉，然后加入50mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液，搅拌溶液温度迅速上升，稍后出现红褐色沉淀，同时出现少量气泡；反应一段时间后静置，上层溶液为浅绿色，反应瓶底部有黑色固体
收集检验反应过程中产生的气体集气管口靠近火焰，有爆鸣声
已知：Zn的性质与Al相似，能发生反应：Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2↑
①结合实验现象和平衡移动原理解释出现红褐色沉淀的原因：溶液温度升高，反应过程中出现H2使溶液中c（H+）降低，都会促进Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+正向移动，出现红褐色Fe（OH）3沉淀．
②用离子方程式解释反应后溶液为浅绿色的原因：2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+．
③分离出黑色固体，经下列实验证实了其中含有的主要物质．
i．黑色固体可以被磁铁吸引；
ii．向黑色固体中加入足量的NaOH溶液，产生气泡；
iii．将ii中剩余固体用蒸馏水洗涤后，加入稀盐酸，产生大量气泡；
iv．向iii反应后的溶液中滴加KSCN溶液，无变化．
a．黑色固体中一定含有的物质是Fe和Zn．
b．小组同学认为上述实验无法确定黑色固体中是否含有Fe3O4，理由是iii中，若存在Fe3O4，稀盐酸与Fe3O4反应产生的Fe3+可与Fe继续反应生成Fe2+，导致在iv中检测不到Fe3+，与没有Fe3O4得到的iv中现象相同．
（3）为进一步探究上述1.0mol•L-1FeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相对强弱，继续实验并观察到反应开始时现象如表：
操作现象
将5mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液与0.65g锌粉混合溶液温度迅速上升，开始时几乎没有气泡
将5 mL 0.2 mol•L-1（或pH=0.7）的盐酸与0.65g锌粉混合溶液中立即产生大量气泡
小组同学得出结论：在1.0mol•L-1FeCl3溶液中，Fe3+的氧化性比H+更强．

分析 （1）①FeCl3溶 液呈酸性是铁离子水解促进水电离平衡正向进行，溶液中氢离子浓度增大；
②能使FeCl3溶液pH升高是促进水解逆向进行，据此分析；
（2）向反应瓶中加入6.5g锌粉物质的量=$\frac{6.5g}{65g/mol}$=0.1mol，然后加入50mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液，溶液中铁离子物质的量=0.050L×1.0mol/L=0.05mol，搅拌溶液温度迅速上升，为放热反应，稍后出现红褐色沉淀为氢氧化铁沉淀，同时出现少量气泡，收集检验反应过程中产生的气体，集气管口靠近火焰，有爆鸣声证明为氢气，说明锌和铁离子水解生成的酸反应生成氢气，促进水解平衡正向进行生成氢氧化铁沉淀；反应一段时间后静置，上层溶液为浅绿色为氯化亚铁溶液，反应瓶底部有黑色固体为过量的锌和氯化亚铁反应生成的金属铁，据此回答问题；
①出现红褐色沉淀的原因是锌和水解生成的酸反应生成氢气，促进水解平衡正向进行生成氢氧化铁沉淀；
②反应后溶液为浅绿色是铁离子和锌反应生成亚铁离子和锌离子的溶液；
③i．黑色固体可以被磁铁吸引说明含铁；
ii．向黑色固体中加入足量的NaOH溶液，产生气泡，证明含有锌；
iii．将ii中剩余固体用蒸馏水洗涤后，加入稀盐酸，产生大量气泡，证明为金属锌；
iv．向iii反应后的溶液中滴加KSCN溶液，无变化说明为铁离子．
（3）将5mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液与0.65g锌粉混合，溶液温度迅速上升，说明发生氧化还原反应，开始时几乎没有气泡证明铁离子先和锌反应，氢离子没反应；
5 mL 0.2 mol•L-1（或pH=0.7）的盐酸与锌反应会生成气体；

解答 解：（1）①FeCl3溶液呈酸性的原因是Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，
故答案为：Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+；
②a能使FeCl3溶液pH升高是促进水解逆向进行，Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，
a．加水稀释促进水解平衡正向进行，溶液PH增大，故a正确；
b．加入FeCl3固体溶解后平衡正向进行，溶液PH减小，故b错误；
 c．滴加浓KSCN溶液，结合铁离子生成硫氰酸铁，水解平衡逆向进行，溶液PH增大，故c正确；
d．加入NaHCO3固体溶解后碳酸氢根离子结合氢离子促进平衡正向进行，溶液PH增大，故d正确；
故答案为：acd；
（2）向反应瓶中加入6.5g锌粉物质的量=$\frac{6.5g}{65g/mol}$=0.1mol，然后加入50mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液，溶液中铁离子物质的量=0.050L×1.0mol/L=0.05mol，2Fe3++Zn=2Fe2++Zn2+，反应定量关系可知锌过量，搅拌溶液温度迅速上升，说明发生反应为放热反应，稍后出现红褐色沉淀为氢氧化铁沉淀，同时出现少量气泡，收集检验反应过程中产生的气体，集气管口靠近火焰，有爆鸣声证明为氢气，说明锌和铁离子水解生成的酸反应生成氢气，促进水解平衡正向进行生成氢氧化铁沉淀；反应一段时间后静置，上层溶液为浅绿色为氯化亚铁溶液，反应瓶底部有黑色固体，可能为过量的锌和氯化亚铁反应生成的金属铁，Zn的性质与Al相似，能发生反应：Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2↑，
①实验现象和平衡移动原理解释出现红褐色沉淀的原因是溶液温度升高，反应过程中出现H2使溶液中c（H+）降低，都会促进Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+正向移动，出现红褐色Fe（OH）3沉淀，
故答案为：溶液温度升高，反应过程中出现H2使溶液中c（H+）降低，都会促进Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+正向移动，出现红褐色Fe（OH）3沉淀；
②反应后溶液为浅绿色的原因是铁离子和锌反应生成亚铁离子和锌离子的溶液，反应的离子方程式为：2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+，
故答案为：2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+；
③i．黑色固体可以被磁铁吸引说明含铁；
ii．向黑色固体中加入足量的NaOH溶液，产生气泡，证明含有锌；
iii．将ii中剩余固体用蒸馏水洗涤后，加入稀盐酸，产生大量气泡，证明为金属锌；
iv．向iii反应后的溶液中滴加KSCN溶液，无变化说明为铁离子．
a．分析可知黑色固体中一定含有的物质是Fe和Zn，
故答案为：Fe和Zn；
b．上述实验无法确定黑色固体中是否含有Fe3O4，理由是iii中，若存在Fe3O4，稀盐酸与Fe3O4反应产生的Fe3+可与Fe继续反应生成Fe2+，导致在iv中检测不到Fe3+，与没有Fe3O4得到的iv中现象相同，
故答案为：iii中，若存在Fe3O4，稀盐酸与Fe3O4反应产生的Fe3+可与Fe继续反应生成Fe2+，导致在iv中检测不到Fe3+，与没有Fe3O4得到的iv中现象相同；
（3）探究上述1.0mol•L-1FeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相对强弱，将5mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液与0.65g锌粉混合，溶液温度迅速上升，说明发生氧化还原反应，开始时几乎没有气泡证明铁离子先和锌反应，氢离子没反应；
5 mL 0.2 mol•L-1（或pH=0.7）的盐酸与锌反应会生成气体，
故答案为：5 mL 0.2 mol•L-1（或pH=0.7）的盐酸；

点评 本题考查了盐类水解、溶液酸碱性的原因、物质性质的实验检验、反应现象出现的原因分析判断等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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20．下列实验装置图正确且能达到实验目的是（　　）
A．
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B．
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C．
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D．
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1．NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）
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18．实验室中，从海藻里提取碘的部分流程如图．下列说法中，不正确的是（　　）
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（　　）
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2．下列实验误差分析结论正确的是（　　）
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D．用容量瓶配制溶液，定容时俯视刻度线，所配溶液浓度偏大
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回答下列问题：
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（2）滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体，写出生成黑色固体的离子方程式ClO-+Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+，该反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1，还原产物是Cl-．
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（4）因B2O3溶于硫酸，所以此法制备的七水硫酸镁含有少量硼酸（H3BO3），硼酸与NaOH溶液反应可制得硼砂晶体，写出生成硼砂晶体的化学方程式4H3BO3+2NaOH+3H2O=Na2B4O7•10H2O ．
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