Question

2．为探究Ag⁺与Fe³⁺氧化性的相关问题，某小组同学进行如下实验：
已知：相关物质的K_sp（20度）  AgCl：1.8×10^-10   Ag₂SO₄：1.4×10^-5
（1）甲同学的实验如下：

序号	操作	现象
实验Ⅰ	将2mL1mol/L　AgNO3溶液加入到 1mL1mol/L　FeSO4溶液中	产生白色沉淀，随后有黑色固体产生
	取上层清液，滴加KSCN溶液	溶液变红

注：经检验黑色固体为Ag．
①白色沉淀的化学式是Ag₂SO₄．
②甲同学得出Ag⁺氧化了Fe²⁺的依据是有黑色固体（Ag）生成，加入KSCN溶液后变红．
（2）乙同学为探究Ag⁺和Fe²⁺反应的程度，进行实验Ⅱ．
a．按如图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应），发现电压表指针偏移．偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银．放置一段时间后，指针偏移减小．
b．随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe₂（SO₄）₃溶液，发现电压表指针的变化依次为：偏移减小→回到零点→逆向偏移．
①a中甲烧杯里的电极反应式是Fe²⁺-e^-=Fe³⁺．
②b中电压表指针逆向偏移后，银为负极（填“正”或“负”）．
③由实验得出Ag⁺和Fe²⁺反应的离子方程式是Fe²⁺+Ag⁺?Fe³⁺+Ag．
（3）为进一步验证乙同学的结论，丙同学又进行了如下实验：

序号	操作	现象
实验Ⅲ	将2mL2mol/LFe（NO3）3溶液加入有银镜的试管中	银镜消失
实验Ⅳ	将2mL1mol/LFe2（SO4）3溶液加入有银镜的试管中	银镜减少，未消失
实验Ⅴ	将2mL2mol/LFeCl3溶液加入有银镜的试管中	银镜消失

①实验Ⅲ不能（填“能”或“不能”）证明Fe³⁺氧化了Ag，理由是因为Fe（NO₃）₃溶液呈酸性，酸性条件下NO₃^-也可能氧化Ag．
②用化学反应原理解释实验Ⅳ与V的现象有所不同的原因溶液中存在平衡：Fe³⁺+Ag?Fe²⁺+Ag⁺，且 AgCl比Ag₂SO₄ Ksp（或溶解度）更小，Cl^-比SO₄^2-更有利于降低Ag⁺浓度，所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大．（或AgCl比Ag₂SO₄ Ksp（或溶解度）更小，促使平衡正向移动，银镜溶解）．

Answer 1

分析 （1）将2mL 1mol/L AgNO₃溶液加入到1mL 1mol/L FeSO₄溶液中分数复分解反应会生成硫酸银白色沉淀，银离子具有强氧化性会氧化Fe²⁺为Fe³⁺，银离子被还原为黑色固体金属单质银；取上层清液，滴加KSCN溶液溶液变红说明有铁离子生成；
（2）①偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银，银做原电池正极，石墨做原电池负极，甲池溶液中是亚铁离子失电子发生氧化反应生成铁离子，；
②随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe₂（SO₄）₃溶液，和乙池组成原电池，发现电压表指针的变化依次为，偏移减小→回到零点→逆向偏移，证明银做原电池负极，发生的反应为铁离子氧化为银；
③实验可知银离子具有强氧化性氧化亚铁离子为铁离子；
（3）①酸性溶液中硝酸根离子具有氧化性，也可以溶解银；
②分析选项可知，溶液中存在平衡：Fe³⁺+Ag=Fe²⁺+Ag⁺，硫酸根离子和氯离子对平衡的影响判断平衡进行的方向解释，AgCl比Ag₂SO₄溶解度更小，Cl^-比SO₄^2-更有利于降低Ag⁺浓度，所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大．

解答 解：（1）将2mL 1mol/L AgNO₃溶液加入到1mL 1mol/L FeSO₄溶液中分数复分解反应会生成硫酸银白色沉淀，银离子具有强氧化性会氧化Fe²⁺为Fe³⁺，银离子被还原为黑色固体金属单质银；取上层清液，滴加KSCN溶液溶液变红说明有铁离子生成；
①上述分析可知白色沉淀为硫酸银，它的化学式是Ag₂SO₄，
故答案为：Ag₂SO₄；
②甲同学得出Ag⁺氧化了Fe²⁺的依据是实验现象中，银离子被还原为黑色固体金属单质银，取上层清液，滴加KSCN溶液溶液变红说明有铁离子生成，
故答案为：有黑色固体（Ag）生成，加入KSCN溶液后变红；
（2）①实验过程中电压表指针偏移，偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银，依据原电池原理可知银做原电池正极，石墨做原电池负极，负极是甲池溶液中亚铁离子失电子发生氧化反应生成铁离子，a中甲烧杯里的电极反应式是Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
故答案为：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
②随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe₂（SO₄）₃溶液，和乙池组成原电池，发现电压表指针的变化依次为，偏移减小→回到零点→逆向偏移，依据电子流向可知乙池中银做原电池负极，发生的反应为铁离子氧化为银生成亚铁离子；
故答案为：负；
③由实验现象得出，Ag⁺和Fe²⁺反应生成铁离子和金属银，反应的离子方程式是Fe²⁺+Ag⁺?Fe³⁺+Ag；
故答案为：Fe²⁺+Ag⁺?Fe³⁺+Ag；
（3）①将2mL 2mol/L Fe（NO₃）₃溶液加入有银镜的试管中银镜消失，说明银杯氧化，可能是溶液中铁离子的氧化性，也可能是铁离子水解显酸性的溶液中，硝酸根离子在酸溶液中具有了强氧化性，稀硝酸溶解银，所以实验Ⅲ不能证明Fe³⁺氧化了Ag，
故答案为：不能；因为Fe（NO₃）₃溶液呈酸性，酸性条件下NO₃^-也可能氧化Ag；
②将2mL1mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液加入有银镜的试管中银镜减少，未消失说明部分溶解，将2mL 2mol/L FeCl₃溶液加入有银镜的试管中银镜消失，说明银溶解完全，依据上述现象可知，溶液中存在平衡：Fe³⁺+Ag?Fe²⁺+Ag⁺，且AgCl比Ag₂SO₄溶解度更小，Cl^-比SO₄^2-更有利于降低Ag⁺浓度，（或AgCl比Ag₂SO₄ Ksp（或溶解度）更小，促使平衡正向移动，银镜溶解）．所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大，
故答案为：溶液中存在平衡：Fe³⁺+Ag?Fe²⁺+Ag⁺，且 AgCl比Ag₂SO₄ Ksp（或溶解度）更小，Cl^-比SO₄^2-更有利于降低Ag⁺浓度，所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大．（或AgCl比Ag₂SO₄ Ksp（或溶解度）更小，促使平衡正向移动，银镜溶解）．

点评 本题考查了物质性质的实验设计验证，物质性质的理解，原电池原理分析，主要是实验现象和反应产物分析判断，注意题干信息的理解应用，掌握化学平衡知识是关键，题目难度较大．