题目内容
11．某实验小组同学依据资料深入探究Fe3+在水溶液中的行为．资料：
i．Fe3+ 在水溶液中以水合铁离子的形式存在，如[Fe（H2O）6]3+；
[Fe（H2O）6]3+发生如下水解反应：
[Fe（H2O）6]3+（几乎无色）+nH2O?[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n（黄色）+nH3O+（n=0～6）；
ii．[FeCl4（H2O）2]-为黄色．
进行实验：
实验I
实验Ⅱ
分别用试管①、③中的试剂作为待测液，用色度计测定其透光率．透光率越小，溶液颜色越深；透光率越大，溶液颜色越浅．
（1）实验I中，试管②溶液变为无色的原因是加入HNO3后，c（H+）增大，导致平衡逆向移动，溶液由黄色变为无色．
（2）实验I中，试管③溶液呈棕黄色与[FeCl4（H2O）2]-有关，支持此结论的实验现象是试管②、④中加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液仍呈黄色．
（3）由实验Ⅱ图1、2可知：加热时，溶液颜色变深（填“变浅”、“变深”或“不变”）．
（4）由实验Ⅱ，可以得出如下结论：
[结论一]FeCl3溶液中存在可逆反应：[FeCl4（H2O）2]-+4H2O?[Fe（H2O）6]3++4Cl-得出此结论的理由是升高或降低相同温度时，FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe（NO3）3溶液，说明在FeCl3溶液中存在水合铁离子的水解平衡之外，还存在[FeCl4（H2O）2]-+
4H2O?[Fe（H2O）6]3++4Cl-．
[结论二]结论一中反应的△H＜0（填“＞0”或“＜0”）．
（5）实验小组同学重新设计了一个实验证明（4）中结论一．实验方案：取试管①中溶液，先滴加HNO3，再滴加几滴NaCl溶液，最后测此溶液透光率随温度改变的变化情况（请描述必要的实验操作和现象）．
分析 （1）由[Fe（H2O）6]3+（几乎无色）+nH2O?[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n（黄色）+nH3O+（n=0～6）可知，加入HNO3后，c（H+）增大，导致平衡逆向移动，溶液由黄色变为无色；
（2）实验②④对比，氯化铁溶液中加入硝酸，溶液黄色不变，氯化铁溶液黄色为[FeCl4（H2O）2]-所致；
（3）随着温度升高，Fe（NO3）3溶液透光率逐渐减小，说明溶液中[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n浓度增大；
（4）升高温度溶液中[FeCl4（H2O）2]-浓度增大；
（5）加入含有氯离子物质，由平衡移动增大溶液中[FeCl4（H2O）2]-浓度．
解答 解：（1）实验①②对比，硝酸铁溶液加入硝酸溶液，溶液中氢离子浓度增大，而溶液黄色褪去，信息①中平衡向左移动，
故答案为：加入HNO3后，c（H+）增大，导致此平衡逆向移动，溶液由黄色变为无色；
（2）试管②、④中加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液仍呈黄色，说明氯化铁溶液黄色为[FeCl4（H2O）2]-所致，
故答案为：试管②、④中加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液仍呈黄色；
（3）温度升高，导致平衡[Fe（H2O）6]3++nH2O?[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n+nH3O+正向移动，[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n浓度增大，溶液颜色加深；
故答案为：变深；
（4）升高或降低相同温度时，FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe（NO3）3溶液，说明在FeCl3溶液中存在水合铁离子的水解平衡之外，还存在[FeCl4（H2O）2]-+
4H2O?[Fe（H2O）6]3++4Cl-，
故答案为：升高或降低相同温度时，FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe（NO3）3溶液，说明在FeCl3溶液中存在水合铁离子的水解平衡之外，还存在[FeCl4（H2O）2]-+
4H2O?[Fe（H2O）6]3++4Cl-，△H＜0；
（5）对照实验②④可知，向②的溶液中加入含有氯离子物质，增大溶液中[FeCl4（H2O）2]-浓度，可以证明实验方案验证（4）中结论，
故答案为：先滴加HNO3，再滴加几滴NaCl溶液，最后测此溶液透光率随温度改变的变化情况．
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，难度较大．
（1）实验室利用反应TiO2（s）+CCl4（g）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$TiCl4（g）+CO2（g），在无水无氧条件下，制取TiCl4实验装置示意图如图：
有关物质性质如表：
| 物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 其他 |
| CCl4 | -23 | 76 | 与TiCl4互溶 |
| TiCl4 | -25 | 136 | 遇潮湿空气产生白雾 |
②欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是蒸馏．
（2）工业上可以由钛铁矿（FeTiO3）（含Fe2O3等杂质）制备金属Ti．
工业制备过程由钛铁矿经过酸溶解、过滤以及后续一系列化学变化和物理变化，可以将不溶于水的H2TiO3从溶液中过滤出来，再对H2TiO3进行洗涤，最后对H2TiO3进行煅烧得到TiO2，最终获得金属Ti．过程简化如下：
①水洗H2TiO3后，向洗涤液中加滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是Fe2+．
用离子方程式解释“出现微红色”的原因2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3
②以TiO2为原料制取金属钛的其中一步反应为TiO2、氯气和焦炭反应生成TiCl4，己知该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1，则另一生成物为CO．
③用Mg还原TiCl4制金属钛取过程中必须在1070K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是隔绝空气（或惰性气氛中）；
所得到的金属钛中混有少量杂质，可加入稀盐酸或稀硫酸溶解后除去．
（1）甲同学欲用上图所示实验来证明MnO2是H2O2分解反应的催化剂，写出该反应的化学方程式2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑．
（2）为探究MnO2的质量对催化效果的影响，乙同学分别量取50mL 1% H2O2加入容器中，在一定质量范围内，加入不同质量的MnO2，测量所得气体体积，数据如表：
| MnO2的质量/g | 0.1 | 0.2 | 0.4 |
| 40s末O2体积/mL | 49 | 61 | 86 |
（3）为分析Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果，丙同学设计如表实验（三支试管中均盛有10mL 5% H2O2 ）：
| 试管 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ |
| 滴加试剂 | 5滴0.1mol•L-1FeCl3 | 5滴0.1mol•L-1 CuCl2 | 5滴0.3mol•L-1 NaCl |
| 产生气 泡情况 | 较快产生细小气泡 | 缓慢产生细小气泡 | 无气泡产生 |
（4）查阅资料得知：将作为催化剂的FeCl3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中H2O2均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的化学方程式分别是2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl和2FeCl2+H2O2+2HCl═2FeCl3+2H2O．
常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应．小明设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的气体产物．
（1）用“可抽动的铁丝”代替“直接投入铁片”的优点是可随时控制反应的进行和停止．
（2）说明SO2气体产生的实验现象是品红褪色；装置C的作用是吸收多余的SO2气体，防止尾气污染（环境）．
（3）反应一段时间后，他们对试管A中溶液的金属离子进行探究，请完成相关试题：
①提出假设：假设1：只含有Fe3+；
假设2：只含有Fe2+；
假设3：既有Fe2+，又有Fe3+．
②请设计实验方案验证假设3．
限选试剂：稀硫酸、KMnO4溶液、KSCN溶液、NaOH溶液、H2O2溶液．
| 实验步骤 | 预期现象 |
| 步骤一：用胶头滴管取出A试管中的溶液，用水稀释后，并分装在试管Ⅰ、Ⅱ中备用 | |
| 步骤二：检验Fe3+，往试管Ⅰ中，滴入几滴KSCN溶液 | 溶液呈现血红色 |
| 步骤三：检验Fe2+，往试管Ⅱ中，滴入少量KMnO4溶液（或先滴入几滴稀硫酸） | 紫红色变浅或消褪 |
A．脱水性 B．强氧化性 C．吸水性
若要验证反应产物中同时混有SO2气体和CO2气体，可选择以下试剂进行实验：
①NaOH溶液②品红溶液③溴水④Ca（OH）2溶液，选择合适试剂并安排合理的顺序为②③②④．
氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一．（1）一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中充入20molNO2和5molO2发生如下反应：4NO2（g）+O2（g）?2N2O5（g）；已知体系中n（NO2）随时间变化如图1：
| t（s） | 0 | 500 | 1000 | 1500 |
| n（NO2）（mol） | 20 | 13.96 | 10.08 | 10.08 |
②反应达到平衡后，NO2的转化率为，若要增大NO2的转化率，可采取的措施有BC．
A．再充入NO2 B．再充入4molNO2和1molO2 C．降低温度 D．充入氦气
③图1中表示N2O5的浓度的变化曲线是c；
（2）图2是1molNO2气体和1molCO气体反应生成CO2气体和NO气体过程中能量变化示意图；又已知：
2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）△H=-760.3kJ•mol-1，则反应：
N2（g）+2NO2（g）?4NO（g） 的△H=+292.3kJ•mol-1．
已知水在25℃和95℃时，其电离平衡曲线如图所示：