1、(本题共13分)甲、乙两同学研究Na2SO3溶液与FeCl3溶液反应的情况。 步骤 Ⅰ 操作 向2mL 1 mol·L-1FeCl3溶液中加入一定量的Na2SO3溶液 现象 溶液由棕黄色变为红褐色,并有少量刺激性气味的气体逸出 (1)常温下,FeCl3溶液的pH_______7(填“<”、“>”或“=”)。 (2)分析红褐色产生的原因。
① 甲同学认为步骤I中溶液呈红褐色是因为生成了Fe(OH)3,请用化学平衡移动原理解释溶液呈红褐色的原因:________。
② 乙同学认为可能是发生了氧化还原反应,其中Fe3+ →Fe2+ ;请写出Fe3+ 跟SO32反应的离子方程式______________。 乙同学查阅资料得知:
1.Fe2+与SO32反应生成墨绿色的絮状沉淀FeSO3;
2.墨绿色的FeSO3与黄色的FeCl3溶液混合后,溶液呈红褐色。
(3)甲同学为了确认溶液呈红褐色的原因是生成了Fe(OH)3,设计并完成了如下实验: 步骤 Ⅱ 操作 用激光笔照射步骤I中的红褐色溶液 现象 出现“丁达尔效应” -
-
甲同学因此得出结论:溶液呈红褐色是因为生成了Fe(OH)3。而乙同学认为甲同学得出结论的证据仍然不足,乙同学的理由是________。
(4)为进一步确认Na2SO3溶液与FeCl3溶液反应的情况,乙同学设计并完成了如下实验: 步骤 Ⅲ Ⅳ 操作 向1 mol•L-1的FeCl3溶液中通入一定量的SO2 用激光笔照射步骤Ⅲ中的红褐色溶液 现象 溶液由黄色变为红褐色 没有出现“丁达尔效应” ① 经检验步骤Ⅲ中红褐色溶液含有Fe2+,检验Fe2+选用的试剂是_________(填字母)。 a.K3[Fe(CN)6] 溶液 b.KSCN溶液 c.KMnO4溶液
② 请用离子方程式和必要的文字说明步骤Ⅲ中出现红褐色的原因 。 (5)结论:由上述实验得知,甲、乙两同学所持观点均正确。 答案: (1)<(1分) (2) ① Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+,加入Na2SO3后,c(H+)下降,平衡正向移动,
生成Fe(OH)3(离子方程式1分,平衡移动方向1分,共2分) ② 2Fe3+ + SO32- +H2O ==2Fe2+ +SO42-+2H+ (2分)
(3)FeSO3和FeCl3的混合溶液也可能出现“丁达尔效应” (2分)(4)① a (1分)
② 2Fe3+ + SO2 + 2H2O = 2Fe2+ + SO2- 4 + 4H+; Fe2+ + SO2 +H2O = FeSO3↓ + 2H+(或2Fe3+ + 3SO2 + 4H2O =2FeSO3↓+ SO2- 4 + 8H+);FeSO3与剩余的FeCl3溶液混合而呈现红褐色。(每个方程式2分,文字阐述1分,共5分)
2.(12分)某同学欲在实验室中对Fe3+与I-的反应进行探究,实现Fe2+与Fe3+的相互转化。
(1)该同学最初的实验操作和现象如下: 编号 I 操作 先向2 mL 0.1 mol/L FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,再滴加新制氯水 II 先向2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,再滴加0.1 mol/L KI溶液 滴加KSCN溶液后,溶液变成红色;滴加KI溶液后,红色无明显变化 ①实验I的现象为 。
②FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为 。
(2)该同学分析了导致实验II现象的可能原因,并对实验方案进行了改进。改进后的
实验操作和现象如下: 编号 III 操作 向2 mL 0.1 mol/L KI溶液中滴加1 mL 现象 滴加FeCl3溶液后,溶液变成黄色; 现象 0.1 mol/L FeCl3溶液,再滴加KSCN溶液 滴加KSCN溶液后,溶液变成红色 根据实验III,甲同学认为Fe3+有可能与I-发生氧化还原反应,请结合实验现象用简 明的文字说明他得出上述结论的理由 。 (3)该同学认为需要进一步设计实验证明根据实验III中现象得出的结论。请补全下表中
的实验方案。 编号 IV 操作 向2 mL 0.1 mol/L KI溶液中滴加1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液, (4)上述实验结果表明,Fe3+有可能与I-发生氧化还原反应。进一步查阅资料知,参加反 应的Fe3+与I-的物质的量相同。该同学结合上述实验结论,分析了实验III中加入 KSCN后溶液变红的原因,认为Fe3+与I-反应的离子方程式应写为
。
2答案 (1)① 滴加KSCN后溶液无明显变化,加入氯水后溶液变成红色(各1分)
② 2Fe2+ + Cl2 === 2Fe3+ + 2Cl-
(2)溶液变成黄色,推测生成了I2(其他合理答案可酌情给分) (3)
编号 IV 操作 再滴加淀粉溶液(或CCl4;或铁氰化钾溶液) 预期现象及结论 预期现象:溶液变蓝(或溶液分层,下层溶液为紫色;或生成蓝色沉淀),预期现象及结论 (1分) 结论:Fe3+能与I-发生氧化还原反应,生成I2(或Fe2+) (现象、结论各1分) (其他合理答案可酌情给分) (4)2Fe3+ + 2I-
3、27.(14分)某化学兴趣小组为探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱,设计了如下实验:
2Fe2+ + I2 (3分,不写可逆符号扣2分)
(1)①检查气体发生装置A的气密性的操作是 。
②整套实验装置存在一处明显的不足,请指出 。 (2)用改正后的装置进行实验,实验过程如下:
实验操作 打开活塞a,向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸;然后关闭活塞a,点燃酒精灯。 实验现象 D装置中:溶液变红 E装置中:水层溶液变黄, 振荡后,CCl4层无明显变化。 结论 Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序为: (3)因忙于观察和记录,没有及时停止反应,D、E中均发生了新的变化。
D装置中:红色慢慢褪去。
E装置中:CCl4层先由无色变为橙色,后颜色逐渐加深,直至变成红色。 为探究上述实验现象的本质,小组同学查得资料如下: ⅰ.(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性:Cl2 > (SCN)2 。 ⅱ.Cl2和Br2反应生成BrCl,它呈红色(略带黄色),沸点约5℃,与水发生水解反应。 ⅲ.AgClO、AgBrO均可溶于水。 ①请用平衡移动原理(结合化学用语)解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因________,请设计简单实验证明上述解释: 。 ②欲探究E中颜色变化的原因,设计实验如下:
用分液漏斗分离出E的下层溶液,蒸馏、收集红色物质,取少量,加入AgNO3溶液,结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因 。
③将少量BrCl通入到碘化钾溶液中,该反应的化学方程式为 。
3 答案(1)①方法一:关闭活塞a,打开止水夹b,将长导管末端浸入水中,用手捂住圆底烧瓶,导管口有气
泡;松开手后,有水进入导管,则气密性良好。
或:方法二:关闭止水夹b,打开活塞a,向分液漏斗中注水,若水不能顺利流下,则气密性良好。
② 缺少尾气处理装置。 (2)Cl2 > Br2 > Fe3+
(3)①过量氯气和SCN –反应2SCN-+Cl2=2Cl-+(SCN)2,使SCN-浓度减小,则
Fe3+ +3SCN-Fe(SCN)3 平衡逆向移动而褪色。
取少量褪色后的溶液,滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则上述推测合理。(或取少量褪色后的溶液,滴加FeCl3溶液,若溶液不变红,则上述推测合理。(其它合理答案也得分)
② BrCl + H2O = HBrO + HCl反应只产生Cl-,不产生Br-。
③ BrCl+2KI=KCl+KBr+I2 写分步反应的方程式也可
4、.(16分)
甲同学进行Fe2+还原性的实验,针对异常现象进行探究。
步骤一:制取FeCl2溶液。向0.1 mol•L-1 FeCl3溶液中加足量铁粉振荡,静置后取上层清液,测得pH<1。 步骤二:向2 mL FeCl2溶液中滴加2滴0.1 mol•L-1 KSCN溶液,无现象;再滴加5滴5% H2O2溶液(物质的量浓度约为1.5 mol•L-1、pH约为5),观察到溶液变红,大约10秒左右红色褪去,有气体生成(经检验为O2)。 (1)用离子方程式表示步骤二中溶液变红的原因: 、 。 (2)甲探究步骤二中溶液褪色的原因:
I. 取褪色后溶液两份,一份滴加FeCl3溶液无现象;另一份滴加KSCN溶液出现红色; II.取褪色后溶液,滴加盐酸和BaCl2溶液,产生白色沉淀。
III. 向2 mL 0.1 mol•L-1 FeCl3溶液中滴加2滴0.1 mol•L-1 KSCN溶液,变红,通入O2,无明显变化。 ① 实验I的说明 ;②实验III的目的是 。 得出结论:溶液退色的原因是酸性条件下H2O2将SCN-氧化成SO42-。
(3)甲直接用FeCl2·4H2O配制 ① mol•L-1 的FeCl2溶液,重复步骤二中的操作,发现液体红色并未褪去。进一步探究其原因:(控制变量思维一剑封喉)
I.用激光笔分别照射红色液体和滴加了KSCN溶液的FeCl3溶液,前者有丁达尔效应,后者无。测所配FeCl2
溶液的pH约为3。由此,乙认为红色不褪去的可能原因是 ② 。
II.查阅资料后推测,红色不褪去的原因还可能是pH较大时H2O2不能氧化SCN-。乙利用上述部分试剂,通过实验排除了这一可能。乙的实验操作及现象是:
步骤 i ii 试剂及操作 ③ 向i所得溶液中滴加0.1 mol•L-1 FeCl3溶液
现 象 生成白色沉淀 ④ (1)2Fe2++ H2O2 + 2H+ === 2Fe3++ 2H2O Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(不写可逆号不扣分)
(2)①溶液红色褪去是因为SCN-发生了反应而不是Fe3+发生反应 ②排除H2O2分解产生的O2氧化SCN-的可能 (3)①0.15
②H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,pH增大促进Fe3+水解形成红色Fe(OH)3胶体
③取2 mL BaCl2溶液,滴加2滴0.1 mol·L-1KSCN溶液和5滴5% H2O2溶液(多答盐酸或答酸化BaCl2溶液为0分,答错一种试剂即为0分) ④无明显现象
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