Question

【題目】[2017北京]某小組在驗(yàn)證反應(yīng)“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到Fe3+，發(fā)現(xiàn)和探究過(guò)程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸銀溶液（pH≈2）中加入過(guò)量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。

（1）檢驗(yàn)產(chǎn)物

①取出少量黑色固體，洗滌后，_______（填操作和現(xiàn)象），證明黑色固體中含有Ag。

②取上層清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說(shuō)明溶液中含有_______________。

（2）針對(duì)“溶液呈黃色”，甲認(rèn)為溶液中有Fe3+，乙認(rèn)為鐵粉過(guò)量時(shí)不可能有Fe3+，乙依據(jù)的原理是___________________（用離子方程式表示）。針對(duì)兩種觀點(diǎn)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)：

①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實(shí)了甲的猜測(cè)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時(shí)間有關(guān)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)記錄如下：

序號(hào)	取樣時(shí)間/min	現(xiàn)象
ⅰ	3	產(chǎn)生大量白色沉淀；溶液呈紅色
ⅱ	30	產(chǎn)生白色沉淀；較3 min時(shí)量少；溶液紅色較3 min時(shí)加深
ⅲ	120	產(chǎn)生白色沉淀；較30 min時(shí)量少；溶液紅色較30 min時(shí)變淺

（資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN）

② 對(duì)Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè)：

假設(shè)a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產(chǎn)生Fe3+；

假設(shè)b：空氣中存在O2，由于________（用離子方程式表示），可產(chǎn)生Fe3+；

假設(shè)c：酸性溶液中具有氧化性，可產(chǎn)生Fe3+；

假設(shè)d：根據(jù)_______現(xiàn)象，判斷溶液中存在Ag+，可產(chǎn)生Fe3+。

③ 下列實(shí)驗(yàn)Ⅰ可證實(shí)假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實(shí)驗(yàn)Ⅱ可證實(shí)假設(shè)d成立。

實(shí)驗(yàn)Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入過(guò)量鐵粉，攪拌后靜置，不同時(shí)間取上層清液滴加KSCN溶液，3 min時(shí)溶液呈淺紅色，30 min后溶液幾乎無(wú)色。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：裝置如圖。其中甲溶液是________，操作及現(xiàn)象是________________。

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合方程式推測(cè)實(shí)驗(yàn)ⅰ~ⅲ中Fe3+濃度變化的原因：______。

Answer 1

【答案】（1）①加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀 ②Fe2+

（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+

②4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀

③0.05 mol·L-1 NaNO3溶液 FeSO4溶液（或FeCl2溶液）

分別取電池工作前與工作一段時(shí)間后左側(cè)燒杯中溶液，同時(shí)滴加KSCN溶液，后者紅色更深

（3）溶液中存在反應(yīng)：①Fe+2Ag+=Fe2++2Ag ，②Ag++Fe2+=Ag+Fe3+，③Fe+2Fe3+=3Fe2+。反應(yīng)開始時(shí)，c(Ag+)大，以反應(yīng)①、②為主，c(Fe3+)增大。約30分鐘后，c(Ag+)小，以反應(yīng)③為主，c(Fe3+)減小。

【解析】（1）①黑色固體中含有過(guò)量鐵，如果同時(shí)含有銀，則可以加入HCl或H2SO4溶解Fe，而銀不能溶解。或者先用硝酸溶解固體，再用HCl檢驗(yàn)Ag+。②K3[Fe(CN)3]是檢驗(yàn)Fe2+的試劑，所以產(chǎn)生藍(lán)色沉淀說(shuō)明含有Fe2+。

（2）過(guò)量鐵粉與Fe3+反應(yīng)生成Fe2+，即Fe+2Fe3+=3Fe2+。②O2氧化Fe2+生成Fe3+的反應(yīng)為4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O。加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀AgSCN，所以實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)明溶液中含有Ag+，故可以假設(shè)Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+。③證明假設(shè)a、b、c錯(cuò)誤，就是排除Ag+對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，相當(dāng)于沒(méi)有Ag+存在的空白實(shí)驗(yàn)，考慮其他條件不要變化，可以選用0.05 mol·L-1 NaNO3溶液。原電池實(shí)驗(yàn)需要證明的是假設(shè)d的反應(yīng)Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能夠?qū)崿F(xiàn)，所以甲池應(yīng)當(dāng)注入FeCl2（或者FeSO4溶液）。假設(shè)d成立，則上述原電池中能夠產(chǎn)生電流，左側(cè)溶液中生成的Fe3+遇到KSCN時(shí)紅色會(huì)更深。

（3）由于加入過(guò)量鐵粉，溶液中存在反應(yīng)有①Fe+2Ag+=Fe2++2Ag，反應(yīng)生成的Fe2+能夠被Ag+氧化發(fā)生反應(yīng)②Ag++Fe2+=Ag+Fe3+，生成的Fe3+與過(guò)量鐵粉發(fā)生反應(yīng)③Fe+2Fe3+=3Fe2+。反應(yīng)開始時(shí)，c(Ag+)大，以反應(yīng)①②為主，c(Fe3+)增大。約30分鐘后，c(Ag+)小，以反應(yīng)③為主，c(Fe3+)減小。