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

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50mL 1.0mol·L-1 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(shí)出現(xiàn)少量氣泡；反應(yīng)一段時(shí)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________________。

Answer 1

【答案】 Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋ acd Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Zn消耗H+，同時(shí)放出熱量，都會促進(jìn)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移動，出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3 沉淀 2Fe3＋＋Zn=2Fe2＋＋Zn2＋ Fe和Zn iii中，若存在Fe3O4，稀鹽酸與Fe3O4反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+，可與Fe或者Zn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

【解析】(1)①FeCl3溶液呈酸性的原因是Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，故答案為：Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+；

②a能使FeCl3溶液pH升高是促進(jìn)水解逆向進(jìn)行，Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+。a．加水稀釋促進(jìn)水解平衡正向進(jìn)行，溶液pH增大，故a正確；b．加入FeCl3固體溶解后平衡正向進(jìn)行，溶液pH減小，故b錯誤；c．滴加濃KSCN溶液，結(jié)合鐵離子生成硫氰酸鐵，水解平衡逆向進(jìn)行，溶液pH增大，故c正確；d．加入NaHCO3固體溶解后碳酸氫根離子結(jié)合氫離子促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，溶液pH增大，故d正確；故答案為：acd；

(2)向反應(yīng)瓶中加入6.5g鋅粉物質(zhì)的量==0.1mol，然后加入50mL 1.0molL-1的FeCl3溶液，溶液中鐵離子物質(zhì)的量=0.050L×1.0mol/L=0.05mol，2Fe3++Zn=2Fe2++Zn2+，根據(jù)反應(yīng)定量關(guān)系可知鋅過量，攪拌溶液溫度迅速上升，說明發(fā)生的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，稍后出現(xiàn)紅褐色沉淀為氫氧化鐵沉淀，同時(shí)出現(xiàn)少量氣泡，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，有爆鳴聲證明為氫氣，說明鋅和鐵離子水解生成的酸反應(yīng)生成氫氣，促進(jìn)水解平衡正向進(jìn)行生成氫氧化鐵沉淀；反應(yīng)一段時(shí)間后靜置，上層溶液為淺綠色為氯化亞鐵溶液，反應(yīng)瓶底部有黑色固體，可能為過量的鋅和氯化亞鐵反應(yīng)生成的金屬鐵，Zn的性質(zhì)與Al相似，能發(fā)生反應(yīng)：Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2↑。

①根據(jù)上述分析，出現(xiàn)紅褐色沉淀的原因是Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Zn消耗H+，同時(shí)放出熱量，都會促進(jìn)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移動，出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3 沉淀，故答案為：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Zn消耗H+，同時(shí)放出熱量，都會促進(jìn)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移動，出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3 沉淀；

②反應(yīng)后溶液為淺綠色的原因是鐵離子和鋅反應(yīng)生成亞鐵離子和鋅離子的溶液，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+，故答案為：2Fe3++Zn═2Fe++Zn2+；

③i．黑色固體可以被磁鐵吸引說明含鐵；ii．向黑色固體中加入足量的NaOH溶液，產(chǎn)生氣泡，證明含有鋅；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，證明為金屬鋅；iv．向iii反應(yīng)后的溶液中滴加KSCN溶液，無變化說明為鐵離子。

a．分析可知黑色固體中一定含有的物質(zhì)是Fe和Zn，故答案為：Fe和Zn；

b．上述實(shí)驗(yàn)無法確定黑色固體中是否含有Fe3O4，理由是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。