Question

6．某化学小组探究酸性条件下NO₃^-、SO₄^2-、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）：铁离子水解：Fe³⁺+3H₂OFe（OH）₃+3H⁺，加入盐酸，增大c（H⁺），平衡左移，抑制Fe³⁺水解．
（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⁺+SO₄^2-+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）实验II中发生反应的离子方程式是Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓．
（4）实验III中，浅绿色溶液变为黄色的原因是3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（5）实验IV中液面上方有少量红棕色气体生成，发生反应的方程式是2NO+O₂=2NO₂．
（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⁺＞SO₄^2-．请从微粒变化的角度解释实验II中溶液中检出Fe²⁺和SO₄^2-，说明Fe³⁺氧化SO₂生成SO₄^2-，氧化性Fe³⁺＞SO₄^2-；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⁺＞SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）铁离子水解溶液呈酸性，加入盐酸，增大氢离子浓度，抑制铁离子水解；
（2）Fe³⁺和SO₂生成红棕色的Fe（SO₂）₆³⁺反应速率较快，铁离子氧化二氧化硫反应缓慢，但是反应限度较大，使溶液中Fe³⁺浓度降低，生成Fe（SO₂）₆³⁺的平衡逆向移动；
（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；
（4）硝酸具有强氧化性，将溶液中亚铁离子氧化为铁离子；
（5）反应生成的NO与氧气反应生成二氧化氮；
（6）氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性．

解答 解：（1）铁离子水解：Fe³⁺+3H₂OFe（OH）₃+3H⁺，加入盐酸，增大c（H⁺），平衡左移，抑制Fe³⁺水解，
故答案为：铁离子水解：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⁺+SO₄^2-+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，
故答案为：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⁺+SO₄^2-+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⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，
故答案为：Ba²⁺+SO₄^2-=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，
故答案为：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（5）反应生成的NO与氧气反应生成二氧化氮，发生反应的方程式是：2NO+O₂=2NO₂，
故答案为：2NO+O₂=2NO₂；
（6）实验II中溶液中检出Fe²⁺和SO₄^2-，说明Fe³⁺氧化SO₂生成SO₄^2-，氧化性Fe³⁺＞SO₄^2-；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⁺＞SO₄^2-，
故答案为：实验II中溶液中检出Fe²⁺和SO₄^2-，说明Fe³⁺氧化SO₂生成SO₄^2-，氧化性Fe³⁺＞SO₄^2-；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⁺＞SO₄^2-．

点评 本题考查物质性质的探究实验，涉及离子检验、化学平衡、方程式书写、氧化还原反应等，侧重对原理的考查与分析，题目难度中等．