Question

【題目】（16分）某小組在驗證反應“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+ ， 發現和探究過程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸銀溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。
（1）檢驗產物
①取少量黑色固體，洗滌后，（填操作和現象），證明黑色固體中含有。
②取上層清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產生藍色沉淀，說明溶液中含有。
（2）針對“溶液呈黃色”，甲認為溶液中有，乙認為鐵粉過量時不可能有，乙依據的原理是（用離子方程式表示）。針對兩種觀點繼續實驗：
①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了甲的猜測。同時發現有白色沉淀產生，且溶液顏色變淺、沉淀量多少與取樣時間有關，對比實驗記錄如下：

序號	取樣時間/min	現象
ⅰ	3	產生大量白色沉淀；溶液呈紅色
ⅱ	30	產生白色沉淀；較3 min時量小；溶液紅色較3 min時加深
ⅲ	120	產生白色沉淀；較30 min時量小；溶液紅色較3 0min時變淺

（資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN）
②對Fe3+產生的原因作出如下假設：
假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產生Fe3+；
假設b：空氣中存在O2 ， 由于（用離子方程式表示），可產生Fe3+；
假設c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可產生Fe3+；
假設d：根據現象，判斷溶液中存在Ag+ ， 可產生Fe3+。
③下列實驗Ⅰ可證實假設a、b、c不是產生Fe3+的主要原因。實驗Ⅱ可證實假設d成立。
實驗Ⅰ：向硝酸酸化的溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時間取上層清液滴加KSCN溶液，3 min時溶液呈淺紅色，3 0min后溶液幾乎無色。
實驗Ⅱ：裝置如圖。其中甲溶液是 ， 操作現象是。

（3）根據實驗現象，結合方程式推測實驗ⅰ~ⅲ中Fe3+濃度變化的原因：。

Answer 1

【答案】
（1）加入足量稀鹽酸（或稀硫酸）酸化，固體未完全溶解；Fe2+
（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+；4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O；白色沉淀；NaNO3；FeCl2/FeCl3；按圖連接好裝置，電流表指針發生偏轉。
（3）i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ ， 反應生成Fe3+使Fe3+增加，紅色變深；ii→iii 空氣中氧氣可以緩慢氧化SCN- ， 所以紅色有變淺。
【解析】黑色固體中含有過量鐵，如果同時含有銀，則可以加入HCl或H2SO4溶解Fe，而銀不能溶解。K3[Fe（CN）3]是檢驗Fe2+的試劑，所以產生藍色沉淀說明含有Fe2+。正確答案：加入足量加入足量稀鹽酸（或稀硫酸）酸化，固體未完全溶解、Fe2+ 。（2）過量鐵粉與Fe3+反應生成Fe2+ ， 即Fe+2Fe3+=3Fe2+。O2氧化Fe2+反應為4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O。白色沉淀是AgSCN，所以實驗可以說明含有Ag+ ， Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+。證明假設abc錯誤，就是排除Ag+時實驗比較，相當于沒有Ag+存在的空白實驗，考慮其他條件不要變化，可以選用NaNO3。原電池實驗需要證明的是假設d的反應Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能夠實現，所以甲池應當注入FeCl2、FeCl3混合溶液。操作及現象為：按圖連接好裝置，電流表指針發生偏轉。正確答案：NaNO3 、 FeCl2/FeCl3 、按圖連接好裝置，電流表指針發生偏轉。（3）i→iii中Fe3+變化的原因：i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ ， ii→iii 空氣中氧氣氧化SCN-。