Question

3．某实验小组同学设计实验，完成了Cu和FeCl₃溶液的反应，在检验反应后的溶液中是否存在Fe³⁺时发现实验现象出乎预料，并通过实验进行探究．

实验I：	实验现象
	i．加入Cu粉后充分振荡，溶液变成浅蓝绿色； ii．取少量i中清液于试管中，滴加2滴1 mol/L KSCN溶液，立即出现白色沉淀，溶液变为红色，振荡后红色迅速褪去；继续滴加KSCN数滴溶液后，溶液又变为红色

已知：i．Cu2+$\stackrel{SCN-}{→}$CuSCN↓（白色）+（SCn）₂（黄色）
ii．（SCn）₂的性质与卤素单质相似，且氧化性：Br₂＞（SCN）₂＞I₂
（1）Cu和FeCl₃溶液反应的离子方程式是2Fe ³⁺+Cu=2Fe ²⁺+Cu ²⁺．
（2）现象ii中溶液最终呈红色的一种可能原因是：Cu²⁺和SCN^-生成（SCN）₂，进而使清液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺．设计了如图1所示的实验II进行验证：

①认为原因被证实的现象iii是出现白色沉淀，溶液显红色．
②加入CuCl₂溶液后反应的离子方程式是2Cu²⁺+4SCN^-=2CuSCN↓+（SCN）₂、2Fe ²⁺+（SCN）₂+4SCN^-=2Fe（SCN）₃．
（3）有的同学认为实验II并不严谨，不能证实（2）中猜想，改进的实验III如图2所示：
①对比实验II，说明实验III更加严谨的原因：由于KSCN溶液过量，所以黄色溶液中不含有Cu²⁺．
②改进后的实验才能证实（2）中猜想，依据的上述现象是加入KSCN之后溶液变黄，加入FeCl₂之后变红．
（4）改变实验I的试剂添加顺序及用量，设计实验IV：

实验IV	现象
向2mL 1mol/LFeCl3溶液中加入1滴1mol/L KSCN溶液，再加入足量的Cu粉	充分振荡，溶液红色褪去，有白色沉淀生成

①实验IV中溶液红色褪去，不能说明Fe³⁺反应完全．结合实验II或III，说明理由：因为Cu只要和Fe³⁺反应生成Cu²⁺和Fe²⁺，它们就会与SCN^-反应，所以红色褪去也有可能是溶液中的SCN^-被消耗完．
②实验小组同学进行讨论，设计了下列实验方案，能够检测红色褪去后的溶液是否含有Fe³⁺的是abc（填序号）．
a．排除溶液中的Fe²⁺后，再加入足量KSCN溶液进行检测
b．排除溶液中的Cu²⁺后，再加入足量KSCN溶液进行检测
c．选择一种只与Fe³⁺反应的试剂，观察是否出现特征现象
d．加入足量铁粉，再向滤液中加入K₃[Fe（CN）₆]（铁氰化钾）溶液进行检测．

Answer 1

分析 （1）FeCl₃具有氧化性，能氧化Cu生成氯化铜，同时自身被还原生成氯化亚铁；
（2）①根据Cu²⁺和SCN^-生成（SCN）₂和CuSCN，进而（SCN）₂使清液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再与SCN^-生成Fe（SCN）₃；
②加入CuCl₂溶液后反应的离子方程式是：2Cu²⁺+4SCN^-=2CuSCN↓+（SCN）₂、2Fe ²⁺+（SCN）₂+4SCN^-=2Fe（SCN）₃或Cu²⁺+4SCN^-+Fe ²⁺=CuSCN↓+Fe（SCN）₃；
（3）①CuCl₂溶液有颜色影响Fe（SCN）₃溶液颜色的判断；
②在没用Cu²⁺而有SCN^-和（SCN）₂的溶液中滴加FeCl₂溶液的现象：加入KSCN之后溶液变黄，加入FeCl₂之后变红；
（4）①Cu只要和Fe³⁺反应生成Cu²⁺和Fe²⁺，它们就会与SCN^-反应，故红色褪去也有可能是溶液中的SCN^-被消耗完；
②检测红色褪去后的溶液是否含有Fe³⁺的方法有：a．排除溶液中的Fe²⁺后，再加入足量KSCN溶液进行检测；b．排除溶液中的Cu²⁺后，再加入足量KSCN溶液进行检测；c．选择一种只与Fe³⁺反应的试剂，观察是否出现特征现象．

解答 解：（1）FeCl₃具有氧化性，能氧化Cu生成氯化铜，同时自身被还原生成氯化亚铁，离子方程式为2Fe ³⁺+Cu=2Fe ²⁺+Cu ²⁺，
故答案为：2Fe ³⁺+Cu=2Fe ²⁺+Cu ²⁺；
（2）①根据Cu²⁺和SCN^-生成（SCN）₂和CuSCN，进而（SCN）₂使清液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再与SCN^-生成Fe（SCN）₃，由此推知现象为：出现白色沉淀，溶液显红色．
故答案为：出现白色沉淀，溶液显红色；
②加入CuCl₂溶液后反应的离子方程式是：2Cu²⁺+4SCN^-=2CuSCN↓+（SCN）₂、2Fe ²⁺+（SCN）₂+4SCN^-=2Fe（SCN）₃或Cu²⁺+4SCN^-+Fe ²⁺=CuSCN↓+Fe（SCN）₃，
故答案为：2Cu²⁺+4SCN^-=2CuSCN↓+（SCN）₂、2Fe ²⁺+（SCN）₂+4SCN^-=2Fe（SCN）₃或Cu²⁺+4SCN^-+Fe ²⁺=CuSCN↓+Fe（SCN）₃；
（3）①CuCl₂溶液有颜色影响Fe（SCN）₃溶液颜色的判断．由于KSCN溶液过量，所以黄色溶液中不含有Cu²⁺，
故答案为：由于KSCN溶液过量，所以黄色溶液中不含有Cu²⁺；
②在没用Cu²⁺而有SCN^-和（SCN）₂的溶液中滴加FeCl₂溶液的现象：加入KSCN之后溶液变黄，加入FeCl₂之后变红；
故答案为：加入KSCN之后溶液变黄，加入FeCl₂之后变红；
（4）①Cu只要和Fe³⁺反应生成Cu²⁺和Fe²⁺，它们就会与SCN^-反应，故红色褪去也有可能是溶液中的SCN^-被消耗完，
故答案为：因为Cu只要和Fe³⁺反应生成Cu²⁺和Fe²⁺，它们就会与SCN^-反应，所以红色褪去也有可能是溶液中的SCN^-被消耗完；
②检测红色褪去后的溶液是否含有Fe³⁺的方法有：a．排除溶液中的Fe²⁺后，再加入足量KSCN溶液进行检测；b．排除溶液中的Cu²⁺后，再加入足量KSCN溶液进行检测；c．选择一种只与Fe³⁺反应的试剂，观察是否出现特征现象．而加入足量铁粉，向滤液中加入K₃[Fe（CN）₆]（铁氰化钾）溶液，是检测Fe²⁺的，故d选项错误．
故答案为：abc

点评 本题综合考查物质的性质实验，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握题给信息以及实验的原理、方法，为解答该题的关键，答题时注意审题，难度较大．