Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組對FeCl3分別與Na2SO3、NaHSO3的反應(yīng)進(jìn)行探究。

（甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)）

裝置	編號	試劑X	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
	I	Na2SO3溶液（pH≈9）	閉合開關(guān)后靈敏電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
	II	NaHSO3溶液（pH≈5）	閉合開關(guān)后靈敏電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)

(1)怎樣配制FeCl3溶液？ ________________________________________________________。

(2)甲同學(xué)探究實(shí)驗(yàn)I的電極產(chǎn)物。

① 取少量Na2SO3溶液電極附近的混合液，加入_________________________________，產(chǎn)生白色沉淀，證明產(chǎn)生了SO42-。

② 該同學(xué)又設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究另一電極的產(chǎn)物，其實(shí)驗(yàn)方案為_______________________________。

(3)實(shí)驗(yàn)I中負(fù)極的電極反應(yīng)式為______________________________________________________。

乙同學(xué)進(jìn)一步探究FeCl3溶液與NaHSO3溶液能否發(fā)生反應(yīng)，設(shè)計(jì)、完成實(shí)驗(yàn)并記錄如下：

裝置	編號	反應(yīng)時(shí)間	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
	III	0~1 min	產(chǎn)生紅色沉淀，有刺激性氣味氣體逸出
		1~30 min	沉淀迅速溶解形成紅色溶液，隨后溶液逐漸變?yōu)槌壬�，之后幾乎無色
		30 min后	與空氣接觸部分的上層溶液又變?yōu)闇\紅色，隨后逐漸變?yōu)闇\橙色

(4)乙同學(xué)認(rèn)為刺激性氣味氣體的產(chǎn)生原因有兩種可能，用離子方程式表示②的可能原因。

① Fe3+＋3HSO3- Fe(OH)3 ＋3SO2；②_____________________________________________。

(5)查閱資料：溶液中Fe3+、SO32-、OH－三種微粒會(huì)形成紅色配合物并存在如下轉(zhuǎn)化：

從反應(yīng)速率和化學(xué)平衡兩個(gè)角度解釋1~30 min的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：______________________________。

（實(shí)驗(yàn)反思）

(6)分別對比I和II、II和III，FeCl3能否與Na2SO3或NaHSO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)和______________________有關(guān)（寫出兩條）。

Answer 1

【答案】將FeCl3溶于濃鹽酸，再稀釋至指定濃度 足量鹽酸和BaCl2溶液 取少量FeCl3溶液電極附近的混合液，加入鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，證明產(chǎn)生了Fe2+ 3SO32--2e-+H2O=SO42-+2HSO3- H++HSO3-=H2O+SO2↑ 生成紅色配合物的反應(yīng)速率快，紅色配合物生成橙色配合物的速率較慢；在O2的作用下，橙色的HOFeOSO2濃度下降，平衡不斷正向移動(dòng)，最終溶液幾乎無色 溶液pH不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-濃度不同（或Na2SO3與NaHSO3不同，或Na2SO3與NaHSO3的陰離子不同）、反應(yīng)物是否接觸形成紅色配合物（任寫兩條）

【解析】

甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)：利用鐵離子能夠?qū)?/span>SO32-氧化設(shè)計(jì)原電池，則原電池中氯化鐵溶液為正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，試劑X為負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)中X為Na2SO3溶液時(shí)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明鐵離子將SO32-氧化；實(shí)驗(yàn)中X為NaHSO3溶液時(shí)電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明二者可能不反應(yīng)；

乙同學(xué)進(jìn)一步探究FeCl3溶液與NaHSO3溶液能否發(fā)生反應(yīng)：0~1 min產(chǎn)生紅色沉淀，有刺激性氣味氣體逸出，紅色沉淀應(yīng)為Fe(OH)3，氣體應(yīng)為二氧化硫，說明二者發(fā)生雙水解；1~30 min沉淀迅速溶解形成紅色溶液，隨后溶液逐漸變?yōu)槌壬�，之后幾乎無色，結(jié)合查閱的資料可知生成了HOFeOSO2，該物質(zhì)存在平衡HOFeOSO2HOFeOSO2，在氧氣的作用下不斷正向進(jìn)行，最終溶液幾乎無色；30min后反應(yīng)現(xiàn)象是空氣接觸部分的上層溶液又變?yōu)闇\紅色，隨后逐漸變?yōu)闇\橙色，反應(yīng)后的亞鐵離子被空氣中氧氣氧化為鐵離子，過量的HSO3-電離提供SO32-，溶液中Fe3+、SO32-、OH-三種微粒會(huì)繼續(xù)反應(yīng)形成紅色配合物。

(1)實(shí)驗(yàn)室配制FeCl3溶液時(shí)，為了防止鐵離子水解，先將FeCl3固體溶解在較濃的鹽酸中然后加水稀釋；

(2)①若有硫酸根生成，則加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液會(huì)有白色沉淀生成；

②氯化鐵溶液為原電池正極，發(fā)生還原反應(yīng)，Fe3+被還原成Fe2+，鐵氰化鉀溶液可以與亞鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，所以方案為取少量FeCl3溶液電極附近的混合液，加入鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，證明產(chǎn)生了Fe2+；

(3)實(shí)驗(yàn)I中試劑X為原電池負(fù)極，SO32-被氧化生成硫酸根，電極方程式為3SO32—2e-+H2O=SO42-+2HSO3-；

(4)pH=1的氯化鐵溶液中有大量的氫離子，亞硫酸氫根離子結(jié)合氫離子生成二氧化硫氣體，反應(yīng)的離子方程式：H++HSO3-=H2O+SO2↑；

(5)FeCl3溶液與NaHSO3溶液混合反應(yīng)，在1～30 min出現(xiàn)現(xiàn)象為：沉淀迅速溶解形成紅色溶液，隨后溶液逐漸變?yōu)槌壬�，之后幾乎無色，根據(jù)資料：溶液中Fe3+、SO32-、OH-三種微粒會(huì)形成紅色配合物并存在轉(zhuǎn)化：HOFeOSO2HOFeOSO2Fe2++SO42-，可知原因是：生成紅色配合物的反應(yīng)速率快，紅色配合物生成橙色配合物的速率較慢；在氧氣的作用下橙色的HOFeOSO2濃度下降平衡HOFeOSO2HOFeOSO2，不斷正向進(jìn)行，最終溶液幾乎無色。

(6)分別對比Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ，FeCl3能否與Na2SO3或NaHSO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)和溶液pH不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-濃度不同(或Na2SO3與NaHSO3不同，或Na2SO3與NaHSO3的陰離子不同)、反應(yīng)物是否接觸形成紅色配合物有關(guān)。