Question

【题目】某实验小组同学依据资料深入探究Fe3＋在水溶液中的行为。

资料：

ⅰ.Fe3＋在水溶液中以水合铁离子的形式存在，如[Fe(H2O)6]3＋；[Fe(H2O)6]3＋发生如下水解反应：

[Fe(H2O)6]3＋(几乎无色)＋nH2O[Fe(H2O)6－n(OH)n]3－n(黄色)＋nH3O＋(n＝0～6)；

ⅱ.[FeCl4(H2O)2]－为黄色。

进行实验：

【实验Ⅰ】

【实验Ⅱ】

分别用试管①、③中的试剂作为待测液，用色度计测定其透光率。透光率越小，溶液颜色越深；透光率越大，溶液颜色越浅。

Fe(NO3)3溶液透光率随温度变化曲线　FeCl3溶液透光率随温度变化曲线

（1）实验Ⅰ中，试管②溶液褪色的原因是_________________________________________。

（2）实验Ⅰ中，试管③溶液呈棕黄色与[FeCl4(H2O)2]－有关，支持此结论的实验现象是_____________________________________________________________________________。

（3）由实验Ⅱ图甲、乙可知：加热时，溶液颜色________(填“变浅”“变深”或“不变”)。

（4）由实验Ⅱ，可以得出如下结论：

【结论一】FeCl3溶液中存在可逆反应：[FeCl4(H2O)2]－＋4H2O[Fe(H2O)6]3＋＋4Cl－得出此结论的理由是_______________________________________________________。

【结论二】结论一中反应的ΔH________(填“>0”或“<0”)。

（5）实验小组同学重新设计了一个实验证明(4)中结论一。实验方案：取试管①中溶液，_______________________(请描述必要的实验操作和现象)。

Answer 1

【答案】 由已知：[Fe(H2O)6]3＋＋nH2O[Fe(H2O)6－n(OH)n]3－n＋nH3O＋，加入HNO3后，c(H＋)增大，导致平衡逆向移动，溶液由黄色变为无色 试管②、④中分别加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液呈黄色 变深 升高或降低相同温度时，FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe(NO3)3溶液，说明在FeCl3溶液中存在水合铁离子的水解平衡之外，还存在[FeCl4(H2O)2]－＋4H2O[Fe(H2O)6]3＋＋4Cl－ <0 先滴加HNO3，再滴加几滴NaCl溶液，最后测此溶液透光率随温度改变的变化情况。若通过以上操作，经过先褪色再变黄后的溶液，透光率随温度升高而减小，随温度下降而增大，则证明了(4)中结论一(或其他合理答案)

【解析】（1）由已知：[Fe(H2O)6]3＋＋nH2O[Fe(H2O)6－n(OH)n]3-n＋nH3O＋，硝酸铁溶液中加入HNO3后，溶液中氢离子浓度增大，导致平衡逆向移动，溶液由黄色变为无色，故答案为：由已知：[Fe(H2O)6]3＋＋nH2O[Fe(H2O)6－n(OH)n]3-n＋nH3O＋，加入HNO3后，c(H＋)增大，导致平衡逆向移动，溶液由黄色变为无色；

（2）试管②、④中加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液仍呈黄色，说明氯化铁溶液黄色为[FeCl4（H2O）2]-所致，故答案为：试管②、④中加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液仍呈黄色；

（3）温度升高，导致平衡[Fe（H2O）6]3++nH2O[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n+nH3O+正向移动，[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n浓度增大，溶液颜色加深；故答案为：变深；

（4）升高或降低相同温度时，FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe（NO3）3溶液，说明在FeCl3溶液中存在水合铁离子的水解平衡之外，还存在[FeCl4（H2O）2]-+4H2O[Fe（H2O）6]3++4Cl-，升高温度，FeCl3溶液透光率增大，平衡逆向移动，正反应为放热反应，故答案为：升高或降低相同温度时，FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe（NO3）3溶液，说明在FeCl3溶液中存在水合铁离子的水解平衡之外，还存在[FeCl4（H2O）2]-+4H2O[Fe（H2O）6]3++4Cl-；＜0；

（5）对照实验②④可知，向②的溶液中加入含有氯离子物质，增大溶液中[FeCl4（H2O）2]-浓度，可以证明实验方案验证（4）中结论，故答案为：先滴加HNO3，再滴加几滴NaCl溶液，最后测此溶液透光率随温度改变的变化情况。若通过以上操作，经过先褪色再变黄后的溶液，透光率随温度升高而减小，随温度下降而增大，则证明了(4)中结论一。