Question

【題目】某學習小組同學進行實驗探究FeCl3溶液和Na2S溶液的反應原理。

Ⅰ.學習小組的同學通過查閱以下資料和所學知識，預測產物。

資料：Fe2S3和FeS均為黑色、不溶于水、能溶于酸的固體，Fe2S3固體常溫下易轉變為黃綠色；H2S為有臭雞蛋氣味的氣體。0.1mol/LNa2S溶液的pH約為12.9。

Ksp近似數據：Fe(OH)3為10-39，Fe2S3為10-88，FeS為10-19。

（1）同學甲計算出0.1mol/L的FeCl3溶液的pH約為__，依據酸堿理論的相關知識預測FeCl3與Na2S可能發生水解反應，則該反應的離子方程式為___。

（2）同學乙依據難溶電解質的溶解平衡理論的相關知識預測反應主要產生Fe2S3而不是Fe(OH)3的原因為__。

（3）同學丙依據氧化還原反應理論的相關知識預測FeCl3溶液與Na2S溶液反應可生成FeS和S的混合物，則反應的離子方程式為__。

Ⅱ.學習小組進行實驗，探究反應生成沉淀物的成分。

實驗一：

（4）某同學設計實驗證明試管①中黑色物質含有Fe2S3，該同學的實驗操作為_____。

（5）另一同學將試管②中黑色沉淀過濾洗滌后溶解于稀硫酸獲得淡黃色懸濁液并聞到臭雞蛋氣味，判斷沉淀為FeS和S的混合物，但有同學認為此判斷不合理，請說明理由：__。

實驗二：

（6）若試管③中沉淀溶解現象是因為溶液酸性較強將產生的少量黑色沉淀溶解，用離子方程式表示溶液酸性較強的原因：__。

（7）FeCl3溶液和Na2S溶液間可發生復分解反應也可發生氧化還原反應，且反應的產物、實驗的現象與__等有關(寫出一條即可)。

Answer 1

【答案】1.3 2Fe3++6H2O+3S2=2Fe(OH)3↓+3H2S↑ 由溶度積數據知，Fe2S3的溶解度遠小于Fe(OH)3，則Fe3+更容易生成Fe2S3沉淀 2Fe3++3S2=2FeS↓+S↓ 過濾、洗滌，將濾渣放置一段時間，看是否全部或部分變為黃綠色 Fe2S3也溶于稀硫酸，溶解后所得Fe3+和S2，發生反應2H++S2 = H2S↑，2 Fe3++S2 = 2Fe2++S↓，也會產生預期現象 Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3 試劑的滴加順序和多少(試劑的相對用量)、反應體系的酸堿性

【解析】

I.(1)已知：①H2OH++OH，②Fe(OH)3(s)Fe3++3OH，由①×3②可得：Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3(s)，再結合Kw和Ksp進行計算溶液的pH值；Fe3+水解使溶液顯酸性，而S2水解溶液顯堿性，兩者在同一溶液中相互促進水解生成Fe(OH)3和H2S，結合電荷守恒和原子守恒寫出發生雙水解反應的離子方程式。

(2)已知Fe(OH)3=1039，Fe2S3=1088，難溶物的溶解度越小越易生成。

(3)Fe3+有較強氧化性，而S2有較強還原性，兩者在同一溶液中易發生氧化還原反應生成Fe2+和S，結合電子守恒、電荷守恒和原子守恒寫出發生氧化還原反應的離子方程式；

II.(4)先分離出黑色固體，再根據Fe2S3和FeS均為黑色、不溶于水、能夠溶于酸的固體，Fe2S3固體常溫下易轉變為黃綠色判斷。

(5) Fe2S3固體能溶于稀硫酸，生成H2S氣體和Fe3+，而Fe3+能與S2發生氧化還原反應生成淡黃色S沉淀。

(6)Fe3+在溶液中水解，使溶液明顯顯酸性。

(7)實驗一表明在Na2S溶液中逐滴加入FeCl3溶液，主要發生的是復分解反應，實驗二表明在FeCl3溶液中逐滴加入Na2S溶液主要發生的是氧化還原反應，由此分析即可。

I.(1)已知：①H2OH++OH，②Fe(OH)3(s) Fe3++3OH，由①×3②可得：Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3(s)，則c3(H+)÷c(Fe3+)=(Kw)3÷Ksp[Fe(OH)3]，c3(H+)=(1×1014)3÷1×1039×0.1=104，c(H+)≈101.3mol/L，此時溶液pH=lg101.3=1.3；溶液FeCl3溶液與Na2S溶液混合，發生雙水解反應生成Fe(OH)3和H2S，離子反應方程式為2Fe3++6H2O+3S2=2Fe(OH)3↓+3H2S↑；故答案為：1.3；2Fe3++6H2O+3S2=2Fe(OH)3↓+3H2S↑。

(2)已知Ksp近似數據：Fe(OH)3=1039，Fe2S3=1088，可知Fe2S3的溶解度遠小于Fe(OH)3，則Fe3+更容易生成Fe2S3沉淀；故答案為：由溶度積數據知，Fe2S3的溶解度遠小于Fe(OH)3，則Fe3+更容易生成Fe2S3沉淀。

(3)Fe3+有較強氧化性，而S2有較強還原性，依據氧化還原反應理論的相關知識預測FeCl3溶液與Na2S溶液反應可生成FeS和S的混合物，則發生反應的離子方程式為2Fe3++3S2=2FeS↓+S↓；故答案為：2Fe3++3S2=2FeS↓+S↓。

II.(4)為證明試管①中黑色物質含有Fe2S3，可經過過濾、洗滌，將濾渣放置一段時間，看是否全部或部分變為黃綠色，若為黃綠色，則固體為Fe2S3；故答案為：過濾、洗滌，將濾渣放置一段時間，看是否全部或部分變為黃綠色。

(5)將試管②中黑色沉淀過濾洗滌后溶解于稀硫酸獲得淡黃色懸濁液并聞到臭雞蛋氣味，因Fe2S3也溶于稀硫酸，溶解后所得Fe3+和S2，發生反應2H++S2 = H2S↑，2 Fe3++S2 = 2Fe2++S↓，也會產生預淡黃色懸濁液并聞到臭雞蛋氣味的現象，則無法判斷沉淀為FeS和S的混合物；故答案為：Fe2S3也溶于稀硫酸，溶解后所得Fe3+和S2，發生反應2H++S2 = H2S↑，2 Fe3++S2 = 2Fe2++S↓，也會生預期現象。

(6)試管③為在FeCl3溶液中逐滴加入Na2S溶液，最初發生復分解反應生成了黑色沉淀為Fe2S3，因過量的Fe3+在溶液中水解，使溶液明顯顯酸性，則振蕩過程中Fe2S3沉淀被酸性溶液溶解并有臭雞蛋氣味的H2S氣體生成，其中發生水解反應的離子方程式為Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3；故答案為：Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3。

(7)實驗一表明在Na2S溶液中逐滴加入FeCl3溶液，主要發生的是復分解反應，實驗二表明在FeCl3溶液中逐滴加入Na2S溶液主要發生的是氧化還原反應，由此可知FeCl3溶液和Na2S溶液間可發生復分解反應也可發生氧化還原反應，且反應的產物、實驗的現象與試劑的滴加順序和多少(試劑的相對用量)、反應體系的酸堿性等有關；故答案為：試劑的滴加順序和多少(試劑的相對用量)、反應體系的酸堿性。