Question

【題目】某同學在實驗室進行鐵鹽與亞鐵鹽相互轉化的實驗：

實驗Ⅰ：將Fe3+轉化為Fe2+

（1）Fe3+與Cu粉發生反應的離子方程式為：________________________________________。

（2）探究白色沉淀產生的原因，請填寫實驗方案：

實驗方案	現象	結論
步驟1：取4mL_________mol/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液	產生白色沉淀	CuSO4與KSCN 反應產生了白色沉淀
步驟2：取_____________________________	無明顯現象

查閱資料：ⅰ．SCN－的化學性質與I－相似 ⅱ．2Cu2++ 4 I－= 2CuI↓+ I2

則Cu2+與SCN－反應的離子方程式為________________________________________________。

實驗Ⅱ：將Fe2+轉化為Fe3+

實驗方案	現象
向3mL 0.1mol/L FeSO4溶液中加入1 mL 8mol/L稀硝酸	溶液變為棕色，放置一段時間后，棕色消失，溶液變為黃色

探究上述現象出現的原因：

查閱資料：Fe2++ NOFe(NO)2+(棕色)

（3）用離子方程式解釋NO產生的原因_______________________________________________。

（4）從化學反應速率與限度的角度對體系中存在的反應進行

反應Ⅰ：Fe2+與HNO3反應； 反應Ⅱ：Fe2+與NO反應

①依據實驗現象，甲認為反應Ⅰ的速率比反應Ⅱ__________(填“快”或“慢”)。

②乙認為反應Ⅰ是一個不可逆反應，并通過實驗證明其猜測正確，乙設計的實驗方案是______________________________。

③請用化學平衡移動原理解釋溶液由棕色變為黃色的原因__________________________________。

（5）丙認為若生成的NO與Fe2+不接觸，溶液就不會出現棕色，請從以下提供的實驗用品中選擇合適的用品，設計實驗方案，并畫出實驗裝置圖，標明試劑，實現Fe2+Fe3+的轉化，同時避免出現此異常現象。

實驗用品：U形管、燒杯、導線、石墨棒若干、鐵片若干、鹽橋（裝有含瓊脂的KCl飽和溶液）、 0.1mol/L FeSO4溶液、8mol/L稀硝酸

____________

Answer 1

【答案】2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+0.1取4mL 0.1mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液Cu2++3SCN－=CuSCN↓+(SCN)23Fe2++4H++NO3－＝3Fe3++NO↑+2H2O慢取反應后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液無明顯變化，說明反應I是不可逆反應Fe2+被硝酸氧化為Fe3+，導致溶液中Fe2+濃度降低，導致平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移動，最終Fe(NO)2+完全轉化為Fe3+，溶液由棕色變為黃色

【解析】

（1）Fe3+與Cu粉發生反應生成銅離子與亞鐵離子；（2）圖1中得到溶液中Fe2+為0.2mol/L，Cu2+為0.1mol/L，分別取相同濃度的硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液，滴入KSCN溶液進行對照實驗；由題目信息ii可知，Cu2+與SCN-反應生成CuSCN沉淀，同時生成(SCN)2；（3）亞鐵離子具有還原性，酸性條件下硝酸根具有強氧化性，反應生成鐵離子、NO與水；（4）①反應速率快的反應現象最先表現；②反應中硝酸過量，若存在平衡，溶液中含有Fe2+，否則沒有Fe2+，可以用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗；③Fe2+被硝酸氧化為Fe3+，導致溶液中Fe2+濃度降低，導致平衡發生移動，最終Fe(NO)2+完全轉化為Fe3+。

（1）Fe3+與Cu粉發生反應生成銅離子與亞鐵離子，反應離子方程式為：2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；

（2）由反應2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，可知圖1中得到溶液中Fe2+為0.2mol/L，Cu2+為0.1mol/L，分別取相同濃度的硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液，滴入KSCN溶液進行對照實驗，故實驗方案為：步驟1：取4mL 0.1mol/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液，步驟2：取4mL 0.1mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液，由題目信息ii可知，Cu2+與SCN-反應生成CuSCN沉淀，同時生成（SCN）2，反應離子方程式為：2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+（SCN）2；

（3）亞鐵離子具有還原性，酸性條件下硝酸根具有強氧化性，反應生成鐵離子、NO與水，反應離子方程為：3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O；

（4）①溶液先變為棕色，放置一段時間后，棕色消失，溶液變為黃色，反應速率快的反應現象最先表現，反應Ⅰ的速率比反應Ⅱ的慢；

②反應中硝酸過量，若存在平衡，溶液中含有Fe2+，否則沒有Fe2+，具體的實驗方案是：取反應后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K3[Fe（CN）6]溶液，溶液無明顯變化，說明反應I是不可逆反應；

③Fe2+被硝酸氧化為Fe3+，導致溶液中Fe2+濃度降低，導致平衡Fe2++NOFe（NO）2+逆向移動，最終Fe（NO）2+完全轉化為Fe3+，溶液由棕色變為黃色；

（5）利用原電池原理，使NO與Fe2+在不同的電極區域生成，實驗裝置圖為。