Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)FeCl3分別與Na2SO3、NaHSO3的反應(yīng)進(jìn)行探究。

（甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)）

裝置	編號(hào)	試劑X	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
	I	Na2SO3溶液(pH≈9)	閉合開關(guān)后靈敏電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
	II	NaHSO3溶液(pH≈5)	閉合開關(guān)后靈敏電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)

(1)配制FeCl3溶液時(shí)，先將FeCl3溶于濃鹽酸，再稀釋至指定濃度。結(jié)合化學(xué)用語說明濃鹽酸的作用：。

(2)甲同學(xué)探究實(shí)驗(yàn)I的電極產(chǎn)物______________。

①取少量Na2SO3溶液電極附近的混合液，加入______________，產(chǎn)生白色沉淀，證明產(chǎn)生了。

②該同學(xué)又設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究另一電極的產(chǎn)物，其實(shí)驗(yàn)方案為______________。

(3)實(shí)驗(yàn)I中負(fù)極的電極反應(yīng)式為______________。

（乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)）

乙同學(xué)進(jìn)一步探究FeCl3溶液與NaHSO3溶液能否發(fā)生反應(yīng)，設(shè)計(jì)、完成實(shí)驗(yàn)并記錄如下：

裝置	編號(hào)	反應(yīng)時(shí)間	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
	III	0~1 min	產(chǎn)生紅色沉淀，有刺激性氣味氣體逸出
		1~30 min	沉淀迅速溶解形成紅色溶液，隨后溶液逐漸變?yōu)槌壬�，之后幾乎無色
		30 min后	與空氣接觸部分的上層溶液又變?yōu)闇\紅色，隨后逐漸變?yōu)闇\橙色

(4)乙同學(xué)認(rèn)為刺激性氣味氣體的產(chǎn)生原因有兩種可能，用離子方程式表示②的可能原因。

① Fe3+＋3 Fe(OH)3 ＋3SO2；②______________。

(5)查閱資料：溶液中Fe3+、、OH－三種微粒會(huì)形成紅色配合物并存在如下轉(zhuǎn)化：

從反應(yīng)速率和化學(xué)平衡兩個(gè)角度解釋1~30 min的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：______________。

(6)解釋30 min后上層溶液又變?yōu)闇\紅色的可能原因：______________。

（實(shí)驗(yàn)反思）

(7)分別對(duì)比I和II、II和III，FeCl3能否與Na2SO3或NaHSO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)和有關(guān)(寫出兩條)______________。

Answer 1

【答案】Fe3+＋3H2OFe(OH)3＋3H+，鹽酸抑制氯化鐵水解 足量鹽酸和BaCl2溶液 取少量FeCl3溶液電極附近的混合液，加入鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，證明產(chǎn)生了Fe2+ 3SO32-+2e-+H2O=SO42-+2HSO3- H++HSO3-=H2O+SO2 生成紅色配合物的反應(yīng)速率快紅色配合物生成橙色配合物的速率較慢；在O2的作用下，橙色的HOFeOSO2濃度下降，平衡不斷正向移動(dòng)，最終溶液幾乎無色 反應(yīng)后的Fe2+被空氣氧化為Fe3+，過量的電離提供SO32-，溶液中Fe3+、SO32-、OH－三種微粒會(huì)繼續(xù)反應(yīng)形成紅色配合物 溶液pH不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-濃度不同(或Na2SO3與NaHSO3不同，或Na2SO3與NaHSO3的陰離子不同)、反應(yīng)物是否接觸形成紅色配合物

【解析】

本題為實(shí)驗(yàn)探究題。

（1）本小題為鹽類水解的應(yīng)用，為抑制鹽的水解，在配置某些強(qiáng)酸弱堿鹽溶液時(shí)可加入相應(yīng)的酸，如配制FeCl3溶液時(shí)，先將FeCl3溶于濃鹽酸，抑制氯化鐵水解。

（2）①本小題考查的是硫酸根離子的檢驗(yàn)，向溶液中滴加鹽酸和BaCl2溶液時(shí)產(chǎn)生白色沉淀且白色沉淀不溶于鹽酸，證明溶液中含硫酸根離子。

②本小題考查的是亞鐵離子的檢驗(yàn)，亞鐵離子遇鐵氰化鉀產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。

（3）本小題考查的是電極反應(yīng)式的書寫，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。

（4）②本小題考查的是鹽類的水解，水解使溶液酸堿性相反的某些鹽可發(fā)生雙水解。

（5）（6）兩小題考查的是平衡移動(dòng)的影響條件，當(dāng)生成物的濃度減小時(shí)平衡向正向移動(dòng)，則在O2的作用下，橙色的HOFeOSO2濃度下降，平衡不斷正向移動(dòng)，；當(dāng)反應(yīng)物的濃度增大時(shí)平衡向正向移動(dòng)，則反應(yīng)后的Fe2+被空氣氧化為Fe3+，過量的HSO3-電離提供SO32-，溶液中Fe3+、SO32-、OH－三種微粒會(huì)繼續(xù)反應(yīng)形成紅色配合物，平衡不斷正向移動(dòng)，則30 min后與空氣接觸部分的上層溶液又變?yōu)闇\紅色，隨后逐漸變?yōu)闇\橙色。。

（7）I和II實(shí)驗(yàn)中亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的pH不同，溶液中SO32-濃度不同，與FeCl3反應(yīng)的現(xiàn)象也不同，是影響與FeCl3是否發(fā)生氧化還原反應(yīng)的原因之一；II和III實(shí)驗(yàn)中NaHSO3與FeCl3一個(gè)接觸，一個(gè)沒接觸，反應(yīng)現(xiàn)象不同，是影響與FeCl3是否發(fā)生氧化還原反應(yīng)的原因之一。

（1）氯化鐵是強(qiáng)酸弱堿鹽，在水中會(huì)發(fā)生水解，水解方程式為Fe3+＋3H2OFe(OH)3＋3H+，則在配制FeCl3溶液時(shí)，先將FeCl3溶于濃鹽酸，抑制氯化鐵水解。本小題答案為：Fe3+＋3H2OFe(OH)3＋3H+，鹽酸抑制氯化鐵水解。

（2）①實(shí)驗(yàn)I中試劑X為亞硫酸鈉，亞硫酸鈉溶液中的亞硫酸根離子在此電極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子，當(dāng)向此電極產(chǎn)物中滴加鹽酸和BaCl2溶液時(shí)產(chǎn)生白色沉淀且白色沉淀不溶于鹽酸，證明此電極產(chǎn)物為硫酸根離子。本小題答案為：足量鹽酸和BaCl2溶液。

②Fe3+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Fe2+，則探究這一電極的產(chǎn)物時(shí)可取少量FeCl3溶液電極附近的混合液，加入鐵氰化鉀溶液，Fe2+遇鐵氰化鉀產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。本小題答案為：取少量FeCl3溶液電極附近的混合液，加入鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，證明產(chǎn)生了Fe2+

（3）負(fù)極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，亞硫酸鈉中的硫元素化合價(jià)由+4價(jià)升高到+6價(jià)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則亞硫酸鈉對(duì)應(yīng)的一極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為3SO32-+2e-+H2O=SO42-+2HSO3-。本小題答案為：3SO32-+2e-+H2O=SO42-+2HSO3-。

（4）②FeCl3為強(qiáng)酸弱堿鹽水解顯酸性，溶液中的氫離子再與亞硫酸氫根離子發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)H++HSO3-=H2O+SO2。本小題答案為：H++HSO3-=H2O+SO2。

（5）1~0 min的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為沉淀迅速溶解形成紅色溶液，隨后溶液逐漸變?yōu)槌壬�，之后幾乎無色，可見生成紅色配合物的反應(yīng)速率快，紅色配合物生成橙色配合物的速率較慢；是因?yàn)樵?/span>O2的作用下，橙色的HOFeOSO2濃度下降，平衡不斷正向移動(dòng)，最終溶液幾乎無色 。本小題答案為：生成紅色配合物的反應(yīng)速率快紅色配合物生成橙色配合物的速率較慢；在O2的作用下，橙色的HOFeOSO2濃度下降，平衡不斷正向移動(dòng)，最終溶液幾乎無色。

（6）反應(yīng)后的Fe2+被空氣氧化為Fe3+，過量的HSO3-電離提供SO32-，溶液中Fe3+、SO32-、OH－三種微粒會(huì)繼續(xù)反應(yīng)形成紅色配合物，則30 min后與空氣接觸部分的上層溶液又變?yōu)闇\紅色，隨后逐漸變?yōu)闇\橙色。本小題答案為：反應(yīng)后的Fe2+被空氣氧化為Fe3+，過量的HSO3-電離提供SO32-，溶液中Fe3+、SO32-、OH－三種微粒會(huì)繼續(xù)反應(yīng)形成紅色配合物。

（7）I和II實(shí)驗(yàn)中亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的pH不同，溶液中SO32-濃度不同，與FeCl3反應(yīng)的現(xiàn)象也不同，是影響與FeCl3是否發(fā)生氧化還原反應(yīng)的原因之一；II和III實(shí)驗(yàn)中NaHSO3與FeCl3一個(gè)接觸，一個(gè)沒接觸，反應(yīng)現(xiàn)象不同，是影響與FeCl3是否發(fā)生氧化還原反應(yīng)的原因之一。本小題答案為：溶液pH不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-濃度不同(或Na2SO3與NaHSO3不同，或Na2SO3與NaHSO3的陰離子不同)、反應(yīng)物是否接觸形成紅色配合物。