Question

【題目】某小組用實驗1驗證FeCl3與Cu的反應，觀察到有白色沉淀產生，決定對其進行深入探究。

實驗1：

資料：

i. CuSCN、CuCl均為難溶于水的白色固體；均能與硝酸反應，分別生成Cu2+與SO42-、Cu2+與Cl-。

ii. SCN-被稱為擬鹵素離子，性質與鹵素離子相似；(SCN)2性質與鹵素單質相似，其水溶液呈黃色。

（1）FeCl3溶液與KSCN溶液反應的離子方程式為__________________。

（2）下列由實驗1得到的推論中，合理的是_______________（填字母序號）。

a. Cu能還原Fe3+

b. Fe3+與SCN-的反應是可逆反應

c. 白色沉淀中的Cu(I)（I表示+1價銅元素）可能是由Fe3+氧化Cu得到的

（3）為探究實驗1中白色沉淀的成分，小組同學實施了實驗2：

由實驗2可知，實驗1中白色沉淀的成分是____。

（4）該小組欲進一步探究實驗1中白色沉淀產生的原因，實施了實驗3：

步驟	實驗操作	實驗現象
I		溶液變為藍色，澄清透明，底部只有少量紅色固體剩余
II	取I中上層清液于試管中，滴加1滴 0.1mol/L KSCN溶液	立刻出現紅色，同時有白色沉淀生成
III	振蕩II中試管，靜置	白色沉淀變多，紅色逐漸褪去

①步驟I的實驗操作是_____________________。

②根據實驗3的現象，小組同學認為Fe3+與Cu反應的氧化產物不含Cu(I)，他們的判斷依據是______。

③步驟II中加入KSCN溶液后出現紅色的可能原因是________________。

④解釋步驟III中實驗現象產生的可能原因：_______________________。

Answer 1

【答案】Fe3+ + 3SCN-Fe(SCN)3 abc CuCl和CuSCN 向2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中加入0.15 g銅粉，振蕩、靜置 若有Cu(I)生成，步驟I中應產生CuCl白色沉淀，但步驟I中無白色沉淀產生 Cu2+與SCN-反應生成(SCN)2，Fe2+被(SCN)2氧化為Fe3+ Cu2+與SCN-發生反應：2Cu2+ + 4SCN-= 2CuSCN↓+ (SCN)2，CuSCN與Cl-發生沉淀轉化反應：CuSCN + Cl-=CuCl + SCN-，SCN-繼續與Cu2+反應，導致白色沉淀變多；隨著反應的進行SCN-逐漸被消耗，平衡Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3逆向移動，導致紅色逐漸褪去

【解析】

（1）FeCl3溶液與KSCN溶液反應的離子方程式為Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3，

答案為：Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3；

（2）a. 加入Cu，溶液紅色退去，產生白色固體，結合已知信息，CuSCN、CuCl均為難溶于水的白色固體，說明溶液中三價鐵離子消失，銅單質轉變為亞銅離子，可證明銅和溶液中的Fe3+發生氧化還原反應，三價鐵離子化合價降低，被還原，故a正確；

b. 銅和溶液中的Fe3+發生反應時，溶液中Fe3+濃度減小，使反應Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3 逆向移動，Fe(SCN)3 逐漸減少，溶液褪色，則可以說明Fe3+與SCN-的反應是可逆反應，故b正確；

c. 銅元素由0價變為+1價，化合價升高被氧化，溶液中含有Cl-、SCN-、Fe3+和K+，Cl-為-1價是氯元素的最低價，只具有還原性，SCN-被稱為擬鹵素離子，性質與鹵素離子相似，則SCN-具有還原性，不能使銅單質被氧化；單質的還原性越強，其離子的氧化性越弱，K的還原性強于Fe，則Fe3+的氧化性強于K+，則銅單質與Fe3+發生氧化還原反應，故c正確；

（3）根據已知信息，CuSCN、CuCl均為難溶于水的白色固體；均能與硝酸反應，硝酸具有氧化性，將亞銅離子和SCN-氧化，分別生成Cu2+與SO42-、Cu2+與Cl-，根據圖中反應，向加入硝酸后的溶液中加入硝酸銀，產生白色沉淀，說明溶液中含有Cl-；向加入硝酸后的溶液中加入氯化鋇，產生白色沉淀，說明溶液中含有SO42-，故根據以上分析可知，實驗1中白色沉淀的成分是CuSCN、CuCl，

答案為：CuSCN、CuCl；

（4）①結合實驗1及步驟I中的實驗現象，要進一步探究實驗1中白色沉淀產生的原因，需要銅和氯化鐵溶液反應，步驟I的實驗操作是向2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中加入0.15 g銅粉，振蕩、靜置，

答案為：向2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中加入0.15 g銅粉，振蕩、靜置；

②Fe3+與Cu反應若有Cu(I)生成，步驟I中應產生CuCl白色沉淀，但步驟I中現象為溶液變為藍色，澄清透明，底部只有少量紅色固體剩余；無白色沉淀產生，則認為Fe3+與Cu反應的氧化產物不含Cu(I)，

答案為：若有Cu(I)生成，步驟I中應產生CuCl白色沉淀，但步驟I中無白色沉淀產生；

③步驟II中加入KSCN溶液后出現紅色，同時有白色沉淀生成，說明Cu2+與SCN-反應生成(SCN)2和亞銅離子，亞銅離子與氯離子結合生成CuCl白色沉淀，(SCN)2與鹵素單質的性質相似，Fe2+被(SCN)2氧化為Fe3+，Fe3+遇SCN-產生紅色溶液，

答案為：Cu2+與SCN-反應生成(SCN)2，Fe2+被(SCN)2氧化為Fe3+；

④Cu2+與SCN-發生反應：2Cu2+ + 4SCN-= 2CuSCN↓+ (SCN)2，CuSCN與Cl-發生沉淀轉化反應：CuSCN + Cl-=CuCl + SCN-，SCN-繼續與Cu2+反應，導致白色沉淀變多；隨著反應的進行SCN-逐漸被消耗，平衡Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3逆向移動，導致紅色逐漸褪去，

答案為：Cu2+與SCN-發生反應：2Cu2+ + 4SCN-= 2CuSCN↓+ (SCN)2，CuSCN與Cl-發生沉淀轉化反應：CuSCN + Cl-=CuCl + SCN-，SCN-繼續與Cu2+反應，導致白色沉淀變多；隨著反應的進行SCN-逐漸被消耗，平衡Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3逆向移動，導致紅色逐漸褪去。