Question

【題目】某學習小組研究溶液中Fe2+的穩(wěn)定性，進行如下實驗，觀察，記錄結(jié)果。

實驗Ⅰ

物質(zhì)	0 min	1min	1h	5h
FeSO4	淡黃色	桔紅色	紅色	深紅色
（NH4）2Fe（SO4）2	幾乎無色	淡黃色	黃色	桔紅色

（1）溶液的穩(wěn)定性：FeSO4_______（NH4）2Fe（SO4）2（填“＞”或“＜”）

（2）結(jié)合離子方程式解釋FeSO4溶液中加入KSCN溶液后變紅的原因____________。

（3）甲同學提出實驗Ⅰ中兩溶液的穩(wěn)定性差異可能是（NH4）2Fe（SO4）2溶液中的NH4+保護了Fe2+，因為NH4+具有還原性。進行實驗II，否定了該觀點，補全該實驗。

操作	現(xiàn)象
取_______，加_______，觀察。	與實驗Ⅰ中（NH4）2Fe（SO4）2溶液現(xiàn)象相同。

（4）乙同學提出實驗Ⅰ中兩溶液的穩(wěn)定性差異是溶液酸性不同導致，進行實驗III：分別配制0.80 mol·L-1 pH為1、2、3、4的FeSO4溶液，觀察，發(fā)現(xiàn)pH＝1的FeSO4溶液長時間無明顯變化，pH越大，F(xiàn)eSO4溶液變黃的時間越短。

資料顯示：亞鐵鹽溶液中存在反應：4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe（OH）3＋8H+。

由實驗III，乙同學可得出的結(jié)論是___________，原因是__________________。

（5）進一步研究在水溶液中Fe2+的氧化機理。測定同濃度FeSO4溶液在不同pH條件下，F(xiàn)e2+的氧化速率與時間的關系如下圖（實驗過程中溶液溫度幾乎無變化）。反應初期，氧化速率都逐漸增大的原因可能是_____________。

（6）綜合以上實驗，增強Fe2+穩(wěn)定性的措施有_________________。

Answer 1

【答案】 ＜ 二價鐵被氧化，4Fe2+ + O2 + 4H+=4Fe3+ + 2H2O，生成硫氰化鐵，F(xiàn)e3+ + 3SCN-=Fe（SCN）3 取2 mL pH＝4.0的0.80 mol·L－1 FeSO4溶液 加2滴0.01 mol·L－1 KSCN溶液 溶液pH越小，F(xiàn)e2+越穩(wěn)定 溶液中存在平衡4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe（OH）3＋8H+，c（H+）大，對平衡的抑制作用強，F(xiàn)e2+更穩(wěn)定 生成的Fe（OH）3對反應有催化作用 加一定量的酸 密封保存

【解析】（1）加入KSCN溶液檢驗Fe3+，出現(xiàn)紅色的時間越短，對應物質(zhì)越不穩(wěn)定，根據(jù)表中時間，FeSO4溶液中先出現(xiàn)紅色，溶液的穩(wěn)定性：FeSO4（NH4）2Fe（SO4）2。

（2）Fe2+被O2氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+與SCN-作用，溶液呈紅色。

（3）分析實驗I，兩溶液穩(wěn)定性的差異可能是溶液pH的不同引起的、也可能是NH4+的影響引起的。所以用控制變量法設計對比實驗方案。

（4）根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的結(jié)論是：溶液pH越小，Fe2+越穩(wěn)定。用c（H+）濃度對化學平衡：4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe（OH）3＋8H+的影響解釋。

（5）實驗過程中溶液溫度幾乎無變化，隨著時間的推移c（Fe2+）減小，則反應初期，氧化速率都逐漸增大的可能原因是：生成的Fe（OH）3對反應有催化作用。

（6）根據(jù)反應4Fe2+＋O2＋10H2O4Fe（OH）3＋8H+，以及（4）中實驗結(jié)論，增強Fe2+穩(wěn)定性的措施有：加入一定量的酸，密封保存。

（1）加入KSCN溶液檢驗Fe3+，出現(xiàn)紅色的時間越短，對應物質(zhì)越不穩(wěn)定，根據(jù)表中時間，FeSO4溶液中先出現(xiàn)紅色，溶液的穩(wěn)定性：FeSO4（NH4）2Fe（SO4）2。

（2）FeSO4溶液中加入KSCN溶液后變紅的原因：二價鐵被氧化，4Fe2+ + O2 + 4H+=4Fe3+ + 2H2O，F(xiàn)e3+與SCN-生成硫氰化鐵溶液變紅，F(xiàn)e3+ + 3SCN-=Fe（SCN）3。

（3）分析實驗I，兩溶液穩(wěn)定性的差異可能是溶液pH的不同引起的、也可能是NH4+的影響引起的。所以用控制變量法設計對比實驗方案。要證明NH4+對Fe2+的穩(wěn)定性是否有影響，控制溶液的pH相同和Fe2+濃度相同，設計實驗的操作為：取2 mL pH＝4.0的0.80 mol·L－1 FeSO4溶液，加2滴0.01 mol·L－1 KSCN溶液，與實驗I中（NH4）2Fe（SO4）2溶液現(xiàn)象相同，說明兩溶液穩(wěn)定性的差異不是NH4+引起的。

（4）pH越大，FeSO4溶液變黃的時間越短，即Fe2+越不穩(wěn)定；根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的結(jié)論是：溶液pH越小，Fe2+越穩(wěn)定。原因是：溶液中存在平衡4Fe2+＋O2＋10H2O4Fe（OH）3＋8H+，pH越小，c（H+）越大，對平衡的抑制作用強，Fe2+更穩(wěn)定。

（5）實驗過程中溶液溫度幾乎無變化，隨著時間的推移c（Fe2+）減小，則反應初期，氧化速率都逐漸增大的可能原因是：生成的Fe（OH）3對反應有催化作用。

（6）根據(jù)反應4Fe2+＋O2＋10H2O4Fe（OH）3＋8H+，以及（4）中實驗結(jié)論，增強Fe2+穩(wěn)定性的措施有：加入一定量的酸（使pH減小），密封保存（隔絕空氣）。