Question

【题目】某学习小组研究溶液中Fe2+的稳定性，进行如下实验，观察，记录结果。

实验Ⅰ

物质	0 min	1min	1h	5h
FeSO4	淡黄色	桔红色	红色	深红色
（NH4）2Fe（SO4）2	几乎无色	淡黄色	黄色	桔红色

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

（2）结合离子方程式解释FeSO4溶液中加入KSCN溶液后变红的原因____________。

（3）甲同学提出实验Ⅰ中两溶液的稳定性差异可能是（NH4）2Fe（SO4）2溶液中的NH4+保护了Fe2+，因为NH4+具有还原性。进行实验II，否定了该观点，补全该实验。

操作	现象
取_______，加_______，观察。	与实验Ⅰ中（NH4）2Fe（SO4）2溶液现象相同。

（4）乙同学提出实验Ⅰ中两溶液的稳定性差异是溶液酸性不同导致，进行实验III：分别配制0.80 mol·L-1 pH为1、2、3、4的FeSO4溶液，观察，发现pH＝1的FeSO4溶液长时间无明显变化，pH越大，FeSO4溶液变黄的时间越短。

资料显示：亚铁盐溶液中存在反应：4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe（OH）3＋8H+。

由实验III，乙同学可得出的结论是___________，原因是__________________。

（5）进一步研究在水溶液中Fe2+的氧化机理。测定同浓度FeSO4溶液在不同pH条件下，Fe2+的氧化速率与时间的关系如下图（实验过程中溶液温度几乎无变化）。反应初期，氧化速率都逐渐增大的原因可能是_____________。

（6）综合以上实验，增强Fe2+稳定性的措施有_________________。

Answer 1

【答案】 ＜ 二价铁被氧化，4Fe2+ + O2 + 4H+=4Fe3+ + 2H2O，生成硫氰化铁，Fe3+ + 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，Fe2+越稳定 溶液中存在平衡4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe（OH）3＋8H+，c（H+）大，对平衡的抑制作用强，Fe2+更稳定 生成的Fe（OH）3对反应有催化作用 加一定量的酸 密封保存

【解析】（1）加入KSCN溶液检验Fe3+，出现红色的时间越短，对应物质越不稳定，根据表中时间，FeSO4溶液中先出现红色，溶液的稳定性：FeSO4（NH4）2Fe（SO4）2。

（2）Fe2+被O2氧化成Fe3+，Fe3+与SCN-作用，溶液呈红色。

（3）分析实验I，两溶液稳定性的差异可能是溶液pH的不同引起的、也可能是NH4+的影响引起的。所以用控制变量法设计对比实验方案。

（4）根据实验现象得出的结论是：溶液pH越小，Fe2+越稳定。用c（H+）浓度对化学平衡：4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe（OH）3＋8H+的影响解释。

（5）实验过程中溶液温度几乎无变化，随着时间的推移c（Fe2+）减小，则反应初期，氧化速率都逐渐增大的可能原因是：生成的Fe（OH）3对反应有催化作用。

（6）根据反应4Fe2+＋O2＋10H2O4Fe（OH）3＋8H+，以及（4）中实验结论，增强Fe2+稳定性的措施有：加入一定量的酸，密封保存。

（1）加入KSCN溶液检验Fe3+，出现红色的时间越短，对应物质越不稳定，根据表中时间，FeSO4溶液中先出现红色，溶液的稳定性：FeSO4（NH4）2Fe（SO4）2。

（2）FeSO4溶液中加入KSCN溶液后变红的原因：二价铁被氧化，4Fe2+ + O2 + 4H+=4Fe3+ + 2H2O，Fe3+与SCN-生成硫氰化铁溶液变红，Fe3+ + 3SCN-=Fe（SCN）3。

（3）分析实验I，两溶液稳定性的差异可能是溶液pH的不同引起的、也可能是NH4+的影响引起的。所以用控制变量法设计对比实验方案。要证明NH4+对Fe2+的稳定性是否有影响，控制溶液的pH相同和Fe2+浓度相同，设计实验的操作为：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，与实验I中（NH4）2Fe（SO4）2溶液现象相同，说明两溶液稳定性的差异不是NH4+引起的。

（4）pH越大，FeSO4溶液变黄的时间越短，即Fe2+越不稳定；根据实验现象得出的结论是：溶液pH越小，Fe2+越稳定。原因是：溶液中存在平衡4Fe2+＋O2＋10H2O4Fe（OH）3＋8H+，pH越小，c（H+）越大，对平衡的抑制作用强，Fe2+更稳定。

（5）实验过程中溶液温度几乎无变化，随着时间的推移c（Fe2+）减小，则反应初期，氧化速率都逐渐增大的可能原因是：生成的Fe（OH）3对反应有催化作用。

（6）根据反应4Fe2+＋O2＋10H2O4Fe（OH）3＋8H+，以及（4）中实验结论，增强Fe2+稳定性的措施有：加入一定量的酸（使pH减小），密封保存（隔绝空气）。