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

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+ + NO Fe（NO）2+（棕色），3Fe2+ +2[Fe（CN）6]3－＝ Fe3[Fe（CN）6]2（藍色）

（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分析：

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已知：在一個已經達到平衡的可逆反應中，如果改變影響平衡的條件之一（如溫度、壓強，以及參加反應的化學物質的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。如：當增加反應物的濃度時，平衡要向正反應方向移動，平衡的移動使得增加的反應物濃度又會逐步減少。

請用上述原理解釋溶液由棕色變為黃色的原因________________________________。

Answer 1

【答案】 Cu+2Fe3+＝Cu2++2Fe2+ 0.1 取4mL 0.2mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液 2Cu2++4SCN－＝ 2CuSCN ↓+（SCN）2 3Fe2++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K3Fe（CN）6溶液，無明顯變化，說明反應Ⅰ是不可逆反應 Fe2+被HNO3氧化，導致Fe2+濃度降低，使平衡Fe2+ + NO Fe（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粉發生反應的離子方程式為Cu+2Fe3+＝Cu2++2Fe2+。

（2）由上面實驗可知，過量的銅粉與4mL0.1mol/L Fe2(SO4)3充分反應后，溶液中c(CuSO4)=0.1mol/L,c(FeSO4)=0.2mol/L。欲探究白色沉淀產生的原因，根據控制變量法可以設計如下寫實驗方案：

實驗方案	現象	結論
步驟1：取4mL0.1mol/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：取取4mL 0.2mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液	無明顯現象

由資料中信息可知，Cu2+與SCN－反應的離子方程式為2Cu2++4SCN－＝ 2CuSCN ↓+(SCN)2 。

實驗Ⅱ：向硫酸亞鐵溶液中加入稀硝酸后，可以將Fe2+氧化為Fe3+，硝酸被還原為NO，根據信息，NO可與Fe2+反應生成棕色的離子Fe(NO)2+，所以溶液變為棕色，隨著溶液中亞鐵離子不斷被氧化為鐵離子，溶液由棕色逐漸變為黃色。

（3）用離子方程式解釋NO 產生的原因3Fe2++4H＋+ NO3－＝3Fe3++NO↑+2H2O 。

（4）①依據實驗現象，先看到溶液變為棕色，所以甲認為反應Ⅰ的速率比反應Ⅱ慢。

②根據上面資料可知，要證明反應Ⅰ是不可逆反應，只需檢驗最后的溶液中是否有Fe2+，所以可以設計如下實驗方案：取反應后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K3Fe(CN)6溶液 (溶液不變藍即可證明反應I是不可逆反應)。

③溶液由棕色變為黃色的原因:Fe2+被HNO3氧化，導致Fe2+濃度降低，使平衡

Fe2+ + NO Fe(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。