Question

【題目】為探究FeCl3溶液中的離子平衡和離子反應(yīng)，某小組同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。

（1）配制50 mL 1.0 mol·L1的FeCl3溶液，測其pH約為0.7，即c(H+) = 0.2 mol·L1。

① 用化學(xué)用語解釋FeCl3溶液呈酸性的原因： 。

② 下列實(shí)驗(yàn)方案中，能使FeCl3溶液pH升高的是 （填字母序號）。

a. 加水稀釋 b. 加入FeCl3固體

c. 滴加濃KSCN溶液 d. 加入NaHCO3固體

（2）小組同學(xué)利用上述FeCl3溶液探究其與足量鋅粉的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下：

操作	現(xiàn)象
向反應(yīng)瓶中加入6.5 g鋅粉，然后加入50 mL 1.0 mol·L1的FeCl3溶液，攪拌	溶液溫度迅速上升，稍后出現(xiàn)紅褐色沉淀，同時出現(xiàn)少量氣泡；反應(yīng)一段時間后靜置，上層溶液為淺綠色，反應(yīng)瓶底部有黑色固體
收集檢驗(yàn)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體	集氣管口靠近火焰，有爆鳴聲

已知：Zn的性質(zhì)與Al相似，能發(fā)生反應(yīng)：Zn + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2 ↑

① 結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和平衡移動原理解釋出現(xiàn)紅褐色沉淀的原因： 。

② 用離子方程式解釋反應(yīng)后溶液為淺綠色的原因： 。

③ 分離出黑色固體，經(jīng)下列實(shí)驗(yàn)證實(shí)了其中含有的主要物質(zhì)。

i. 黑色固體可以被磁鐵吸引；

ii. 向黑色固體中加入足量的NaOH溶液，產(chǎn)生氣泡；

iii. 將ii中剩余固體用蒸餾水洗滌后，加入稀鹽酸，產(chǎn)生大量氣泡；

iv. 向iii反應(yīng)后的溶液中滴加KSCN溶液，無變化。

a. 黑色固體中一定含有的物質(zhì)是 。

b. 小組同學(xué)認(rèn)為上述實(shí)驗(yàn)無法確定黑色固體中是否含有Fe3O4，理由是 。

（3）為進(jìn)一步探究上述1.0 mol·L1 FeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相對強(qiáng)弱，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)并觀察到反應(yīng)開始時現(xiàn)象如下：

操作	現(xiàn)象
將5 mL 1.0 mol·L1的FeCl3溶液與0.65 g鋅粉混合	溶液溫度迅速上升，開始時幾乎沒有氣泡
將 與0.65 g鋅粉混合	溶液中立即產(chǎn)生大量氣泡

小組同學(xué)得出結(jié)論：在1.0 mol·L1 FeCl3溶液中，F(xiàn)e3+的氧化性比H+更強(qiáng)。

Answer 1

【答案】

（1）① Fe3+ + 3H2OFe(OH)3 + 3H+；② acd

（2）① 溶液溫度升高，反應(yīng)過程中出現(xiàn)H2使溶液中c(H+)降低，都會促進(jìn)Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+正向移動，出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀；② 2Fe3+ + Zn = 2Fe2+ + Zn2+；③ a. Fe和Zn；b. iii中，若存在Fe3O4，稀鹽酸與Fe3O4反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+可與Fe繼續(xù)反應(yīng)生成Fe2+，導(dǎo)致在iv中檢測不到Fe3+，與沒有Fe3O4得到的iv中現(xiàn)象相同

（3）5 mL 0.2 mol·L-1（或pH = 0.7）的鹽酸 （可不考慮Cl-對反應(yīng)的影響）

【解析】

試題分析：（1）①FeCl3溶液呈酸性是因?yàn)槁然�鐵水解的結(jié)果，故答案為：Fe3+ + 3H2OFe(OH)3 + 3H+；

② a. 加水稀釋，盡管促進(jìn)氯化鐵水解，但氫離子濃度減小，pH增大，正確；b. 加入FeCl3固體，氯化鐵溶液的濃度增大，水解程度減小，但氫離子濃度增大，pH減小，錯誤；c. 滴加濃KSCN溶液，使得鐵離子濃度減小，Fe3+ + 3H2OFe(OH)3 + 3H+逆向移動，酸性減弱，pH增大，正確；d. 加入NaHCO3固體，使得氫離子濃度減小，pH增大，正確；故選acd；

（2）①溶液溫度升高，反應(yīng)過程中出現(xiàn)H2使溶液中c(H+)降低，都會促進(jìn)Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+正向移動，出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀，故答案為：溶液溫度升高，反應(yīng)過程中出現(xiàn)H2使溶液中c(H+)降低，都會促進(jìn)Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+正向移動，出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀；

② 鋅與鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子，使得反應(yīng)后溶液為淺綠色，故答案為：2Fe3+ + Zn = 2Fe2+ + Zn2+；

③a. 黑色固體可以被磁鐵吸引說明含有鐵，向黑色固體中加入足量的NaOH溶液，產(chǎn)生氣泡，說明含有鋅，因此黑色固體中一定鐵和鋅，故答案為：Fe和Zn；

b. iii中，若存在Fe3O4，稀鹽酸與Fe3O4反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+可與Fe繼續(xù)反應(yīng)生成Fe2+，導(dǎo)致在iv中檢測不到Fe3+，與沒有Fe3O4得到的iv中現(xiàn)象相同，故答案為：iii中，若存在Fe3O4，稀鹽酸與Fe3O4反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+可與Fe繼續(xù)反應(yīng)生成Fe2+，導(dǎo)致在iv中檢測不到Fe3+，與沒有Fe3O4得到的iv中現(xiàn)象相同；

（3）要使得溶液中立即產(chǎn)生大量氣泡，可以用5 mL 0.2 mol·L-1的鹽酸于鋅反應(yīng)，根據(jù)探究目的：比較1.0 mol·L1 FeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相對強(qiáng)弱。將5 mL 1.0 mol·L1的FeCl3溶液與0.65 g鋅粉混合，溶液溫度迅速上升，開始時幾乎沒有氣泡，說明發(fā)生鐵離子與鋅的氧化還原反應(yīng)，而不是水解生成的氫離子與鋅反應(yīng)，從而說明在1.0 mol·L1 FeCl3溶液中，F(xiàn)e3+的氧化性比H+更強(qiáng)，故答案為：5 mL 0.2 mol·L-1的鹽酸。