Question

【题目】某化学小组探究酸性条件下NO3－、SO42－、Fe3+三种微粒的氧化性强弱，设计如下实验(夹持仪器已略去，装置的气密性已检验)。(忽略氧气对反应的影响)

实验记录如下：

实验序号	实验操作	实验现象
I	向A装置中通入一段时间的SO2气体。	A中黄色溶液迅速变成深红棕色，最终变为浅绿色。
II	取出少量A装置中的溶液，先加入KSCN溶液，再加入BaCl2溶液。	加入KSCN溶液后溶液不变色，再加入BaCl2溶液产生白色沉淀。
III	打开活塞a，将过量稀HNO3加入装置A中，关闭活塞a。	A中浅绿色溶液最终变为黄色。
IV	取出少量A装置中的溶液，加入KSCN溶液；向A装置中注入空气。	溶液变为红色；液面上方有少量红棕色气体生成。

请回答下列问题：

(1)配制FeCl3溶液时，常常加入盐酸，目的是(用化学用语和简单文字叙述)：________。

(2)资料表明，Fe3+能与SO2结合形成深红棕色物质Fe(SO2)63+，反应方程式为： Fe3+ + 6SO2 Fe(SO2)63+。请用化学平衡移动原理解释实验I中溶液颜色变化的原因________。

(3)实验II中发生反应的离子方程式是__________________。

(4)实验III中，浅绿色溶液变为黄色的原因是__________________(用离子方程式表示)。

(5)实验IV中液面上方有少量红棕色气体生成，发生反应的化学方程式是______________。

(6)综合上述实验得出的结论是：在酸性条件下，氧化性强弱是：NO3－>Fe3+>SO42－。请从微粒变化的角度解释________。

Answer 1

【答案】Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入盐酸，增大c(H+)，平衡左移，抑制Fe3+水解； Fe3+和SO2生成红棕色的Fe(SO2)63+反应速率较快：Fe3++6SO2Fe(SO2)63+。而反应2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+反应缓慢，但是反应限度较大，使溶液中c(Fe3+)降低，平衡逆向移动，红棕色逐渐褪去，最终得到浅绿色溶液； Ba2++ SO42-= BaSO4↓； 3Fe2++4H++ NO3-= 3Fe3++NO↑+2H2O； 2NO+ O2= 2NO2； 实验II中溶液中检出Fe2+和SO42-，说明Fe3+氧化SO2生成SO42-，氧化性Fe3+>SO42-；实验III中溶液变黄色、IV中检出Fe3+和NO生成，说明酸性条件下NO3-氧化Fe2+，氧化性NO3->Fe3+；所以，在酸性条件下，氧化性强弱是：NO3->Fe3+>SO42-。

【解析】

通过“氧化剂氧化性大于氧化产物的氧化性”原理设计实验。

（1）溶液中存在水解平衡：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入盐酸，增大c(H+)，平衡左移，抑制Fe3+水解；

（2）Fe3+和SO2生成红棕色的Fe(SO2)63+反应速率较快：Fe3++6SO2Fe(SO2)63+。而反应2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+反应缓慢，但是反应限度较大，使溶液中c(Fe3+)降低，平衡逆向移动，红棕色逐渐褪去，最终得到浅绿色溶液；

（3）加入KSCN溶液后溶液不变色，说明铁离子完全转化为亚铁离子，再加入BaCl2溶液产生白色沉淀，氧化生成硫酸根与钡离子结合为硫酸钡，反应离子方程式为：Ba2++SO42-=BaSO4↓；

（4）硝酸具有强氧化性，将溶液中亚铁离子氧化为铁离子，浅绿色溶液变为黄色，反应离子方程式为：3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O；

（5）反应生成的NO与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮为红棕色，发生反应的方程式是：2NO+O2=2NO2；

（6）验II中溶液中检出Fe2+和SO42-，说明Fe3+氧化SO2生成SO42-，氧化性Fe3+>SO42-；实验III中溶液变黄色、IV中检出Fe3+和NO生成，说明酸性条件下NO3-氧化Fe2+，氧化性NO3->Fe3+；所以，在酸性条件下，氧化性强弱是：NO3->Fe3+>SO42-。