Question

3．铁元素是高中化学中重要的金属元素，也是日常生活中不可缺少的重要元素．在高中学习中了解了铁及其化合物的性质与用途．某中学化学兴趣小组对Fe²⁺与Fe³⁺有关性质非常感兴趣，做了如下实验．
（1）探究Fe²⁺与Fe³⁺性质

实验 序号	滴加试剂	0.1mol•L-1FeCl23mL	0.1mol•L-1 FeCl3 mL
1	滴入2滴KSCN溶液	溶液颜色无明显变化	溶液变为红色
2	滴入2滴苯酚溶液	溶液颜色无明显变化	溶液变为紫色
3	滴入2滴酸性的KMnO4溶液	溶液先变紫红后褪色	溶液变紫红色
4	滴入NaOH溶液		出现红棕色沉淀

请你用离子方程式和必要的文字解释实验3现象的原因MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，Fe²⁺具有还原性，MnO₄^-被还原生成了无色的Mn²⁺．请你描述实验4中空格的实验现象是先生成白色沉淀，一会儿变成灰绿色，最后成红褐色沉淀．
（2）甲兴趣小组对0.1mol•L^-1Fe²⁺与0.1mol•L^-1Fe³⁺的鉴别做了如下实验，现象记录如下：

试剂	KSCN溶液3滴	苯酚溶液2滴	0.01mol•L-KMnO4溶液3滴	10%NaOH溶液10滴
0.1mol•L-1FeCl3	深红色	紫色	黄色	红褐色沉淀
0.1mol•L-1FeCl2	无色	无色	无色	灰绿色沉淀
0.01mol•L-1FeCl3	红棕色	无色	几乎无色	淡黄色
0.01mol•L-1FeCl2	无色	无色	无色	无色
0.001mol•L-1FeCl3	无色	无色	无色	无色
0.001mol•L-1FeCl2	无色	无色	无色	无色

①根据上表信息，你可以得到结论是（任写两条）：当浓度为0.1mol•L^-1，上述四种溶液可以鉴别Fe²⁺、Fe³⁺、当浓度为0.01mol•L^-1，只能用KSCN溶液、10%NaOH溶液来鉴别Fe²⁺、Fe³⁺；离子浓度不同，鉴别试剂的选择也不同．
②有同学认为，除了上述试剂可用来鉴别0.1mol•L^-1Fe²⁺与0.1mol•L^-1Fe³⁺，还有一种更为简单方法，请猜测这位同学的方法是观察两种溶液的颜色，0.1mol•L^-1Fe²⁺溶液为绿色，0.1mol•L^-1Fe³⁺溶液为黄色．
（3）乙兴趣小组认为可以用KI淀粉试纸鉴别0.1mol•L^-1Fe²⁺与0.1mol•L^-1Fe³⁺，请你简述操作方法取两片KI淀粉试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取两种溶液滴在试纸中间，若试纸变蓝色为0.1mol•L^-1Fe³⁺，但乙组在做此实验时，都失败了（试剂没有变质，也没有杂质）．你认为失败的原因是KI溶液易被空气中的氧气氧化，生成I₂，也使试纸变蓝．
（4）丙兴趣小组针对0.001mol•L^-1Fe²⁺与0.001mol•L^-1Fe³⁺无法用试剂来鉴别，他们想通过煮沸，蒸发溶剂，提高溶质的浓度来达到目的，你认为不行（行或不行）理由是在加热过程中Fe²⁺极易被空气中的氧气氧化为Fe³⁺．

Answer 1

分析 （1）实验序号1、亚铁离子与KSCN不反应，铁离子和KSCN反应显血红色，实验序号2、苯酚与亚铁离子不反应，苯酚与铁离子反应显紫色，实验序号3、酸性的KMnO₄溶液与亚铁离子发生氧化还原反应溶液先变紫红后褪色，酸性的KMnO₄溶液与铁离子不反应，溶液变紫红色为酸性的KMnO₄溶液颜色，实验序号4、氯化亚铁溶液滴入NaOH溶液，先生成白色沉淀，一会儿变成灰绿色，最后成红褐色沉淀，氯化铁溶液滴入NaOH溶液生成红棕色氢氧化铁沉淀；
（2）①根据上表信息，发现作为鉴别试剂的四种溶液在铁离子和亚离子中现象不同可鉴别；
②根据亚铁离子、铁离子本身颜色进行鉴别；
（3）碘单质与淀粉作用显蓝色，碘离子具有还原性，易被氧化剂氧化，铁离子能氧化碘离子，但空气中的氧气也能氧化碘离子；
（4）通过煮沸，蒸发溶剂，提高溶质的浓度来鉴别铁离子、亚铁离子，在加热过程中Fe²⁺极易被空气中的氧气氧化为Fe³⁺，无法鉴别．

解答 解：（1）实验序号1、亚铁离子与KSCN不反应，铁离子结合硫氰酸根离子形成血红色溶液，反应的离子方程式为：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，实验序号2、苯酚与亚铁离子不反应，苯酚与铁离子反应C₆H₅OH+Fe³⁺?[Fe（C₆H₅O）₆]^3-+6H⁺显紫色，实验序号3、酸性的KMnO₄溶液与亚铁离子发生氧化还原反应，MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，Fe²⁺具有还原性，MnO₄^-被还原生成了无色的Mn²⁺，溶液先变紫红后褪色，酸性的KMnO₄溶液与铁离子不反应，溶液变紫红色为酸性的KMnO₄溶液颜色，实验序号4、氯化亚铁溶液中加入NaOH溶液后，发生反应：FeCl₂+2NaOH=Fe（OH）₂↓+2NaCl，会过程中到：先生成白色沉淀，白色沉淀迅速经灰绿色并转化为红褐色沉淀，反应的化学方程式为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，氯化铁溶液滴入NaOH溶液，氢氧化钠和氯化铁反应生成氢氧化铁和氯化钠，反应的化学方程式为：3NaOH+FeCl₃═Fe（OH）₃↓+3NaCl，生成红棕色氢氧化铁沉淀，
故答案为：MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，Fe²⁺具有还原性，MnO₄^-被还原生成了无色的Mn²⁺；先生成白色沉淀，一会儿变成灰绿色，最后成红褐色沉淀，
（2）①根据上表信息可知：作为鉴别试剂的四种溶液在铁离子和亚离子中现象不同可鉴别，当浓度为0.1mol•L^-1，上述四种溶液分别在铁离子、亚铁离子中现象都不同，可以鉴别Fe²⁺、Fe³⁺，当浓度为0.01mol•L^-1，只能用KSCN溶液、10%NaOH溶液来鉴别Fe²⁺、Fe³⁺，由此可得：离子浓度不同，鉴别试剂的选择也不同，
故答案为：当浓度为0.1mol•L^-1，上述四种溶液可以鉴别Fe²⁺、Fe³⁺、当浓度为0.01mol•L^-1，只能用KSCN溶液、10%NaOH溶液来鉴别Fe²⁺、Fe³⁺；离子浓度不同，鉴别试剂的选择也不同；
②Fe²⁺溶液为绿色，Fe³⁺溶液为黄色，根据亚铁离子、铁离子本身颜色进行鉴别，观察两种溶液的颜色，0.1mol•L^-1Fe²⁺溶液为绿色，0.1mol•L^-1Fe³⁺溶液为黄色，
故答案为：观察两种溶液的颜色，0.1mol•L^-1Fe²⁺溶液为绿色，0.1mol•L^-1Fe³⁺溶液为黄色；
（3）碘单质与淀粉作用显蓝色，碘离子具有还原性，易被氧化剂氧化，铁离子能氧化碘离子，操作方法为：取两片KI淀粉试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取两种溶液滴在试纸中间，若试纸变蓝色为0.1mol•L^-1Fe³⁺，但空气中的氧气也能氧化碘离子，KI溶液易被空气中的氧气氧化，生成I₂，也使试纸变蓝，实验失败，
故答案为：取两片KI淀粉试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取两种溶液滴在试纸中间，若试纸变蓝色为0.1mol•L^-1Fe³⁺；KI溶液易被空气中的氧气氧化，生成I₂，也使试纸变蓝；
（4）Fe²⁺极易被空气中的氧气氧化为Fe³⁺，通过煮沸，蒸发溶剂，提高溶质的浓度来鉴别铁离子、亚铁离子，在加热过程中Fe²⁺极易被空气中的氧气氧化为Fe³⁺，无法鉴别，
故答案为：不行；在加热过程中Fe²⁺极易被空气中的氧气氧化为Fe³⁺．

点评 本题考查了探究Fe²⁺与Fe³⁺性质实验，注意掌握亚铁离子、铁离子的检验、氢氧化铁和氢氧化亚铁的性质，侧重学生分析能力的考查，题目难度中等．