Question

20．甲、乙两同学研究Na₂SO₃溶液与FeCl₃溶液反应的情况．

步骤	操作	现象
I	向2mL 1mol•L-1FeCl3溶液中加入一定量的Na2SO3溶液	溶液由棕黄色变为红褐色， 并有少量刺激性气味的气体逸出

（1）常温下，FeCl₃溶液的pH＜7（填“＜”、“＞”或“=”）．
（2）分析红褐色产生的原因．
①甲同学认为步骤I中溶液呈红褐色是因为生成了Fe（OH）₃，用化学平衡移动原理解释溶液呈红褐色的原因：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃+3H⁺，加入Na₂SO₃后，c（H⁺）下降，平衡正向移动，生成Fe（OH）₃．
②乙同学认为可能是发生了氧化还原反应，完成并配平其反应的离子方程式：
□Fe³⁺+□SO₃^2-+□H₂O═□F e²⁺+□SO₄^2-+□2H⁺
乙同学查阅资料得知：

1Fe2+与SO32-反应生成墨绿色的絮状沉淀FeSO3； 2墨绿色的FeSO3与黄色的FeCl3溶液混合后，溶液呈红褐色．

（3）甲同学为了确认溶液呈红褐色的原因是生成了Fe（OH）₃，设计并完成了如下实验：

步骤	操作	现象
II	用激光笔照射步骤I中的红褐色溶液	出现“丁达尔效应”

甲同学因此得出结论：溶液呈红褐色是因为生成了Fe（OH）₃．而乙同学认为甲同学得出结论的证据仍然不足，乙同学的理由是FeSO₃和FeCl₃的混合溶液也可能出现“丁达尔效应”．
（4）为进一步确认Na₂SO₃溶液与FeCl₃溶液反应的情况，乙同学设计并完成了如下实验：

步骤	操作	现象
III	向1mol•L-1的FeCl3溶液中通入一定量的SO2	溶液由黄色变为红褐色
IV	用激光笔照射步骤III中的红褐色溶液	没有出现“丁达尔效应”

①经检验步骤III中红褐色溶液含有Fe²⁺，检验Fe²⁺选用的试剂是a（填字母）．
a．K₃[Fe（CN）₆]溶液          b．KSCN溶液         c．KMnO₄溶液
②已知H₂SO₃是弱酸，请结合电离方程式说明步骤III中出现红褐色的原因：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，SO₃^2-与被还原生成的Fe²⁺结合为FeSO₃，与剩余的FeCl₃溶液混合而呈现红褐色．
（5）结论：由上述实验得知，甲、乙两同学所持观点均正确．

Answer 1

分析 （1）FeCl₃是强酸弱碱盐，铁离子水解而导致其溶液呈酸性；
（2）①步骤I中溶液呈红褐色的原因是：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃+3H⁺，加入Na₂SO₃后，c（H⁺）下降，平衡正向移动，生成Fe（OH）₃；
②Fe³⁺→Fe²⁺，化合价从+3→+2，降低1价，SO₃^2-→SO₄^2-，化合价从+4→+6，升高2价，根据化合价升高和降低总数相等以及原子守恒配平得方程式2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺；
（3）根据乙同学查阅资料得知：1．Fe²⁺与SO₃^2-反应生成墨绿色的絮状沉淀FeSO₃；2．墨绿色的FeSO₃与黄色的FeCl₃溶液混合后，溶液呈红褐色，故而乙同学认为甲同学得出结论的证据仍然不足，由是 FeSO₃和FeCl₃的混合溶液也可能出现“丁达尔效应”；
（4）①a．K₃[Fe（CN）₆]溶液与Fe²⁺ 会产生蓝色沉淀；
b．KSCN溶液用于检验Fe³⁺；
c．溶液中的二氧化硫会干扰KMnO₄溶液检验Fe²⁺；
②步骤III中出现红褐色的原因：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-；HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，SO₃^2-与被还原生成的Fe²⁺结合为FeSO₃，与剩余的FeCl₃溶液混合而呈现红褐色．

解答 解：（1）FeCl₃是强酸弱碱盐，铁离子水解而导致其溶液呈酸性，水解离子方程式为Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+2H⁺，所以其溶液pH＜7，
故答案为：＜；
（2）①甲同学认为步骤I中溶液呈红褐色是因为生成了Fe（OH）₃，原因是：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃+3H⁺，加入Na₂SO₃后，c（H⁺）下降，平衡正向移动，生成Fe（OH）₃，故答案为：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃+3H⁺，加入Na₂SO₃后，c（H⁺）下降，平衡正向移动，生成Fe（OH）₃；
②Fe³⁺→Fe²⁺，化合价从+3→+2，降低1价，SO₃^2-→SO₄^2-，化合价从+4→+6，升高2价，根据化合价升高和降低总数相等以及原子守恒配平得方程式2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺；
（3）根据乙同学查阅资料得知：1．Fe²⁺与SO₃^2-反应生成墨绿色的絮状沉淀FeSO₃；2．墨绿色的FeSO₃与黄色的FeCl₃溶液混合后，溶液呈红褐色，故而乙同学认为甲同学得出结论的证据仍然不足，理由是 FeSO₃和FeCl₃的混合溶液也可能出现“丁达尔效应”，
故答案为：FeSO₃和FeCl₃的混合溶液也可能出现“丁达尔效应”；
（4）①a．K₃[Fe（CN）₆]溶液与Fe²⁺ 会产生蓝色沉淀，故可用于检验步骤III中红褐色溶液是否含有Fe²⁺，故a正确；
b．KSCN溶液用于检验Fe³⁺，故b错误；
c．溶液中的二氧化硫会干扰KMnO₄溶液检验Fe²⁺，故c错误；
故选a；
②步骤III中出现红褐色的原因：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，SO₃^2-与被还原生成的Fe²⁺结合为FeSO₃，与剩余的FeCl₃溶液混合而呈现红褐色，
故答案为：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，SO₃^2-与被还原生成的Fe²⁺结合为FeSO₃，与剩余的FeCl₃溶液混合而呈现红褐色．

点评 本题考查了探究反应机理的方法，题目难度中等，是一道不错的题目，充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．