Question

6．（一）某化學研究性學習小組討論Fe³⁺和SO₃^2-之間發(fā)生怎樣的反應，提出了兩種可能；一是發(fā)生氧化還原反應：2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺；二是發(fā)生雙水解反應：2Fe³⁺+3SO₃^2-+6H₂O=2Fe²⁺+2Fe（OH）₃（膠體）+3H₂SO₄，為了證明是哪一種反應發(fā)生，同學們設計并實施了下列實驗，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />實驗Ⅰ：學生選擇的實驗用品：Na₂SO₃濃溶液，BaCl₂稀溶液，稀鹽酸，試管若干，膠頭滴管若干，從選擇的藥品分析，設計這個實驗的目的是檢驗Na₂SO₃是否變質（或檢驗Na₂SO₃溶液中是否混有Na₂SO₄）．
實驗Ⅱ：取5mL FeCl₃濃溶液于試管中，再滴加入 Na₂SO₃濃溶液，觀察到溶液顏色由黃色變?yōu)榧t棕色，無氣泡產生，無沉淀生成，繼續(xù)加入Na₂SO₃濃溶液至過量，溶液顏色加深，最終變?yōu)榧t褐色，這種紅褐色液體是氫氧化鐵膠體向紅褐色液體中加入稀鹽酸至過量，將所得溶液分為兩等份，其中一份加入KSCN溶液變成血紅色，反應的離子方程式為Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃．另一份加入BaCl₂稀溶液有少量白色沉淀生成，產生該白色沉淀的離子方程式是Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓．
實驗Ⅲ：換成兩種稀溶液重復實驗Ⅱ，產生現(xiàn)象完全相同，由上述實驗得出的結論是Fe³⁺與SO₃^2-同時發(fā)生氧化還原反應和雙水解反應
若在FeCl₃溶液中加入Na₂CO₃濃溶液，觀察到紅褐色沉淀并且產生無色氣體，該反應的化學方程式是2FeCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑+6NaCl．
從形式上看，Na₂CO₃和Na₂SO₃相似，但是從上述實驗中可以看出，二者的水溶液與FeCl₃溶液反應現(xiàn)象差別很大，分析其可能的原因是：①SO₃^2-有較強的還原性，CO₃^2-沒有還原性；②SO₃^2-水解能力較CO₃^2-�。�
（二）鎳雖不是中學階段常見的金屬元素，但在工業(yè)生產中有著重要作用．NiSO₄•xH₂O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于鍍鎳、電池等，可由電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素）為原料獲得．操作步驟如下：

①向濾液Ⅰ中加入FeS是為了除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質，除去Cu²⁺的離子方程式為FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）．
②濾液Ⅲ溶質的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃過濾后，再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，這兩步操作的目的是增大NiSO₄濃度，富集Ni元素，有利于蒸發(fā)結晶．

Answer 1

分析 （一）實驗Ⅰ：根據選擇的實驗用品“Na₂SO₃濃溶液、BaCl₂稀溶液、稀鹽酸”分析實驗的目的；
實驗Ⅱ：根據氫氧化鐵的顏色為紅褐色進行判斷反應生成了氫氧化鐵膠體；
加入KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色，證明溶液中存在鐵離子，另一份加入BaCl₂稀溶液有少量白色沉淀生成是硫酸根離子結合鋇離子形成硫酸鋇沉淀的反應；
實驗Ⅲ：根據反應生成了氫氧化鐵和硫酸根離子進行分析；
根據碳酸根離子與鐵離子發(fā)生了雙水解生成氫氧化鐵和二氧化碳寫出離子方程式；
根據碳酸鈉和亞硫酸鈉的本身性質進行判斷；
（二）電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素），過濾后在濾液中加入FeS，生成CuS、ZnS，可除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質，對濾液Ⅱ先加W，應為過氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，過濾后在濾液中加入碳酸鈉，可生成NiCO₃，過濾后加入硫酸可生成NiSO₄，經蒸發(fā)、濃縮、冷卻結晶可得到硫酸鎳晶體，以此解答．

解答 解：實驗Ⅰ：學生選擇的實驗用品：Na₂SO₃濃溶液、BaCl₂稀溶液、稀鹽酸，目的是檢驗亞硫酸鈉是否被氧化成了硫酸鈉，
故答案為：檢驗Na₂SO₃是否變質（或檢驗Na₂SO₃溶液中是否混有Na₂SO₄）；
實驗Ⅱ：FeCl₃濃溶液于試管中，逐滴加入Na₂SO₃濃溶液，鐵離子能夠與亞硫酸根離子發(fā)生水解生成了紅褐色的氫氧化鐵膠體；
加入KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色，反應反應的離子方程式為：Fe³⁺+3SCN^-═Fe（SCN）₃，另一份加入BaCl₂稀溶液有少量白色沉淀生成，產生該白色沉淀的離子方程式是：Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓，
故答案為：氫氧化鐵膠體；Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃； Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓；
實驗Ⅲ：換用稀釋的FeCl₃和Na₂SO₃溶液重復實驗Ⅱ，產生的現(xiàn)象完全相同，證明了Fe³⁺與SO₃^2-發(fā)生氧化還原反應和雙水解反應是同時進行的，
在FeCl₃濃溶液中加Na₂CO₃濃溶液，觀察到紅褐色沉淀并且產生無色氣體，二者發(fā)生了雙水解反應，反應的化學方程式為：2FeCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑+6NaCl；
從形式上看，Na₂CO₃和Na₂SO₃相似，但是從上述實驗中可以看出，二者的水溶液與FeCl₃溶液反應現(xiàn)象差別很大，分析其可能的原因是：
由于亞硫酸根離子具有較強的還原性，能夠與鐵離子發(fā)生氧化還原反應，而碳酸根離子沒有還原性；
鐵離子與亞硫酸根離子生成了氫氧化鐵膠體，與碳酸根離子反應生成了氫氧化鐵沉淀，說明碳酸根離子水解能力比亞硫酸根離子大，
故答案為：Fe³⁺與SO₃^2-同時發(fā)生氧化還原反應和雙水解反應；2FeCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑+6NaCl；SO₃^2-有較強的還原性，CO₃^2-沒有還原性；SO₃^2-水解能力較CO₃^2-小；
（二）電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素），過濾后在濾液中加入FeS，生成CuS、ZnS，可除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質，對濾液Ⅱ先加W，應為過氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，過濾后在濾液中加入碳酸鈉，可生成NiCO₃，過濾后加入硫酸可生成NiSO₄，經蒸發(fā)、濃縮、冷卻結晶可得到硫酸鎳晶體，
①向濾液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等雜質，說明CuS的溶解度更小，反應的離子方程式為FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq），
故答案為：FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）；
②濾液Ⅲ溶質的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸鈉過濾后，加稀硫酸溶解又生成NiSO₄，可增大成NiSO₄濃度，有利于蒸發(fā)結晶，
故答案為：增大NiSO₄濃度，富集Ni元素，有利于蒸發(fā)結晶．

點評 本題考查了探究反應機理的方法，鋁的重要化合物性質、電離方程式、離子方程式的書寫，題目難度中等，注意掌握常見元素單質及其化合物性質，明確離子方程式、電離方程式的書寫原則，本題充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．