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【题目】某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+ , 发现和探究过程如下.
向硝酸酸化的0.05molL1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色.
(1)检验产物
①取少量黑色固体,洗涤后,(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag.
②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+ , 乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+ , 乙依据的原理是(用离子方程式表示).针对两种观点继续实验:
①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测.同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:

序号

取样时间/min

现象

3

产生大量白色沉淀;溶液呈红色

30

产生白色沉淀;较3min时量小;溶液红色较3min时加深

120

产生白色沉淀;较30min时量小;溶液红色较3 0min时变浅

(资料:Ag+与SCN生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3+产生的原因作出如下假设:
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+
假设b:空气中存在O2 , 由于(用离子方程式表示),可产生Fe3+
假设c:酸性溶液中NO3具有氧化性,可产生Fe3+
假设d:根据现象,判断溶液中存在Ag+ , 可产生Fe3+
③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因.实验Ⅱ可证实假设d成立.
实验Ⅰ:向硝酸酸化的溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3min时溶液呈浅红色,30min后溶液几乎无色.
实验Ⅱ:装置如图.其中甲溶液是 , 操作现象是

(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因:

【答案】
(1)加入足量加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化,固体未完全溶解;Fe2+
(2)Fe+2Fe3+=3Fe2+;4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O;白色沉淀;NaNO3;FeCl2/FeCl3;按图连接好装置,电流表指针发生偏转
(3)i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ , 反应生成Fe3+ , 使Fe3+增加,红色变深,ii→iii 空气中氧气氧化SCN , 红色变浅
【解析】解:(1)①黑色固体中含有过量铁,如果同时含有银,则可以加入HCl或H2SO4溶解Fe,而银不能溶解,
故答案为:加入足量加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化,固体未完全溶解;
②K3[Fe(CN)3]是检验Fe2+的试剂,所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2+
故答案为:Fe2+;(2)过量铁粉与Fe3+反应生成Fe2+ , 即Fe+2Fe3+=3Fe2+
故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+
②O2氧化Fe2+反应为4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O,白色沉淀是AgSCN,所以实验可以说明含有Ag+ , Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+
故答案为:4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O;白色沉淀;
③证明假设abc错误,就是排除Ag+时实验比较,相当于没有Ag+存在的空白实验,考虑其他条件不要变化,可以选用NaNO3 , 原电池实验需要证明的是假设d的反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能够实现,所以甲池应当注入FeCl2、FeCl3混合溶液,按图连接好装置,如电流表指针发生偏转,可说明d正确,
故答案为:NaNO3;FeCl2/FeCl3;按图连接好装置,电流表指针发生偏转;(3)i→iii中Fe3+变化的原因:i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ , 反应生成Fe3+的使Fe3+浓度增加,ii→iii 溶液红色较3 0min时变浅,说明空气中氧气氧化SCN , 使平衡向生成Fe3+的方向移动,Fe(SCN)3浓度减小,则溶液的颜色变浅,
故答案为:i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ , 反应生成Fe3+的使Fe3+增加,红色变深,ii→iii 空气中氧气氧化SCN , 红色变浅.
(1)银和盐酸、稀硫酸等不反应,可用K3[Fe(CN)3]检验亚铁离子,生成蓝色沉淀;(2)过量的铁与硝酸反应生成亚铁离子,亚铁离子可被空气中氧气氧化,银离子如氧化亚铁离子,则发生Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ , 如反应能发生,可设计成原电池,负极加入FeCl2/FeCl3 , 正极为硝酸银,可根据电流计是否发生偏转判断;(3)取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,可证明溶液中有Fe3+ , 生成白色沉淀为AgSCN,随着放置时间的增加,溶液红色变浅,可能为空气中氧气氧化SCN , 以此解答该题.

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