Question

某研究性學習小組在研究由Fe²⁺制備Fe（OH）₂的過程中，設計了如下實驗方案：
【實驗設計】
方法一：按照圖1進行實驗，容器A中的反應開始時，彈簧夾C處于打開狀態(tài)，一段時間后，關閉彈簧夾C，容器A中的反應仍在進行．最終在

 

容器中觀察到白色沉淀，該實驗中涉及到的化學方程式有：

 

．
方法二：按圖2進行實驗，最終在兩極間的溶液中首先觀察到白色沉淀．請從所提供的試劑或電極材料中選擇正確的序號填在橫線上：①純水  ②NaCl溶液  ③NaOH溶液  ④四氯化碳  ⑤CuCl₂溶液  ⑥乙醇  ⑦Fe棒  ⑧植物油  ⑨碳棒
a為

 

，b為

 

，c為

 

，d為

 

．（填序號）
【探究思考】
實驗表明上述實驗中出現白色的沉淀會逐漸轉變?yōu)榛揖G色或綠色，那么如何解釋出現灰綠色或綠色的現象呢？
（1）甲同學查閱資料后，得到Fe（OH）₂如下信息：

資料名稱	物理性質描述	化學性質描述
《化學辭典》，顧翼東編，1989年版P637	白色無定形粉末或白色至淡綠色六方晶體	與空氣接觸易被氧化，將細粉噴于空氣中，則立即燃燒出火花
《大學普通化學（下冊）》傅鷹著P637	白色沉淀	此沉淀易被氧化成微綠色Fe3（OH）8
《普通化學教程》（下冊）P788	白色	能強烈吸收O2，迅速變成棕色 Fe（OH）3．這時作為氧化的中間產物為土綠色，其中含有Fe2+、Fe3+．

閱讀該資料后，你對上述實驗中出現灰綠色或綠色的現象的解釋是：

 

；資料中提及的微綠色Fe₃（OH）₈，用氧化物的形式表示可寫成

 

．
（2）乙同學依據配色原理：白色和棕色不可能調配成綠色或灰綠色的常識，認為綠色可能是形成Fe（OH）₂?nH₂O所致．用熱水浴的方式加熱“方法一”中生成的綠色沉淀，觀察到沉淀由綠變白的趨勢．加熱時，“方法一”中彈簧夾C應處于

 

（填“打開”或“關閉”）狀態(tài)，容器A中的反應須處于

 

（填“停止”或“發(fā)生”）狀態(tài)．寫出該實驗中支持乙同學觀點的化學方程式

 

．

Answer 1

分析：【實驗設計】
方法一：打開C時，鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，生成的氫氣將空氣排出，關閉C時，生成的氫氣將硫酸亞鐵排入B中，硫酸亞鐵和氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀；
方法二用電解法制取氫氧化亞鐵時，陽極上鐵失電子生成亞鐵離子，陰極上氫離子放電，陰極附近生成氫氧根離子，亞鐵離子和氫氧根離子生成氫氧化亞鐵；
【探究思考】
（1）固體中含有白色和棕色的沉淀；書寫順序是氧化亞鐵、氧化鐵、水；
根據資料中關于Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的顏色信息，可判斷實驗中出現的灰綠色或綠色現象既非Fe（OH）₂也非Fe（OH）₃，而應該是二者混合的結果；根據鐵元素的化合價，由物質Fe₃（OH）₈中鐵元素化合價總和應為+8，可推斷該物質的分子中含+2價Fe²⁺一個、+3價Fe³⁺二個，把鐵、氫元素與氧元素結合成氧化物，而改寫其化學式；
（2）根據壓強對反應容器的影響及氫氧化亞鐵的性質來分析．

解答：解：【實驗設計】
方法一：關閉活塞C，A瓶內鐵粉與稀硫酸反應放出的氫氣不能排出而使瓶內氣體增加，壓強逐漸增大，把反應生成的硫酸亞鐵溶液壓入B瓶內，氫氧化鈉與硫酸亞鐵發(fā)生反應而生成氫氧化亞鐵的沉淀，因此，在B瓶內觀察到沉淀產生，涉及的反應有：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，
故答案為：B；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；  
方法二：按圖2進行實驗，最終在兩極間的溶液中首先觀察到白色沉淀，則陽極上鐵放電生成亞鐵離子，所以鐵作陽極，金屬或導電的非金屬作陰極，可以選用鐵或石墨；
陰極上氫離子放電同時有氫氧根離子生成，所以可以選用氫氧化鈉溶液或氯化鈉溶液，為防止亞鐵離子被氧化，則C的密度小于水的密度，所以C可以選用植物油，
故答案為：⑦；⑨或⑦；⑧；②或③；
【探究思考】
（1）由資料信息可知，氫氧化亞鐵為白色而氫氧化鐵為棕色，二者的混合物呈現出綠色，因此實驗中出現灰綠色或綠色的現象應是生成的Fe（OH）₂部分被氧化而混入少量的Fe（OH）₃的緣故；資料中提及的微綠色Fe₃（OH）₈，可理解為Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的結合起的一種物質，其中既有+2價鐵也有+3價鐵，因此改寫為氧化物的形式時，8個氫原子應結合成4H₂O，所以應寫成：FeO?Fe₂O₃?4H₂O，
故答案為：由于Fe（OH）₂部分被氧化，混入少量的Fe（OH）₃；FeO?Fe₂O₃?4H₂O；
（2）驗證乙同學的猜測要防止Fe （OH）₂?nH₂O被空氣氧化，因此活塞C應處于打開狀態(tài)，容器A中的反應也要繼續(xù)進行，Fe （OH）₂?nH₂O受熱分解生成氫氧化亞鐵和水，
故答案為：打開；發(fā)生；Fe（OH）₂?nH₂O

△   .

Fe（OH）₂+nH₂O．

點評：本題考查了實驗探究氫氧化亞鐵的制備及氫氧化亞鐵易變色的原因，制取氫氧化亞鐵時要排除氧氣的干擾，根據題給信息結合資料正確分析解答，明確出現現象的原因，題目難度較大．