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3.某实验小组同学设计实验,完成了Cu和FeCl3溶液的反应,在检验反应后的溶液中是否存在Fe3+时发现实验现象出乎预料,并通过实验进行探究.
实验I:
实验现象
i.加入Cu粉后充分振荡,溶液变成浅蓝绿色;
ii.取少量i中清液于试管中,滴加2滴1 mol/L KSCN溶液,立即出现白色沉淀,溶液变为红色,振荡后红色迅速褪去;继续滴加KSCN数滴溶液后,溶液又变为红色
已知:i.Cu2+$\stackrel{SCN-}{→}$CuSCN↓(白色)+(SCn)2(黄色)
ii.(SCn)2的性质与卤素单质相似,且氧化性:Br2>(SCN)2>I2
(1)Cu和FeCl3溶液反应的离子方程式是2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+
(2)现象ii中溶液最终呈红色的一种可能原因是:Cu2+和SCN-生成(SCN)2,进而使清液中的Fe2+氧化为Fe3+.设计了如图1所示的实验II进行验证:

①认为原因被证实的现象iii是出现白色沉淀,溶液显红色.
②加入CuCl2溶液后反应的离子方程式是2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+(SCN)2、2Fe 2++(SCN)2+4SCN-=2Fe(SCN)3
(3)有的同学认为实验II并不严谨,不能证实(2)中猜想,改进的实验III如图2所示:
①对比实验II,说明实验III更加严谨的原因:由于KSCN溶液过量,所以黄色溶液中不含有Cu2+
②改进后的实验才能证实(2)中猜想,依据的上述现象是加入KSCN之后溶液变黄,加入FeCl2之后变红.
(4)改变实验I的试剂添加顺序及用量,设计实验IV:
实验IV现象
向2mL 1mol/LFeCl3溶液中加入1滴1mol/L KSCN溶液,再加入足量的Cu粉充分振荡,溶液红色褪去,有白色沉淀生成
①实验IV中溶液红色褪去,不能说明Fe3+反应完全.结合实验II或III,说明理由:因为Cu只要和Fe3+反应生成Cu2+和Fe2+,它们就会与SCN-反应,所以红色褪去也有可能是溶液中的SCN-被消耗完.
②实验小组同学进行讨论,设计了下列实验方案,能够检测红色褪去后的溶液是否含有Fe3+的是abc(填序号).
a.排除溶液中的Fe2+后,再加入足量KSCN溶液进行检测
b.排除溶液中的Cu2+后,再加入足量KSCN溶液进行检测
c.选择一种只与Fe3+反应的试剂,观察是否出现特征现象
d.加入足量铁粉,再向滤液中加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液进行检测.

分析 (1)FeCl3具有氧化性,能氧化Cu生成氯化铜,同时自身被还原生成氯化亚铁;
(2)①根据Cu2+和SCN-生成(SCN)2和CuSCN,进而(SCN)2使清液中的Fe2+氧化为Fe3+,再与SCN-生成Fe(SCN)3
②加入CuCl2溶液后反应的离子方程式是:2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+(SCN)2、2Fe 2++(SCN)2+4SCN-=2Fe(SCN)3或Cu2++4SCN-+Fe 2+=CuSCN↓+Fe(SCN)3
(3)①CuCl2溶液有颜色影响Fe(SCN)3溶液颜色的判断;
②在没用Cu2+而有SCN-和(SCN)2的溶液中滴加FeCl2溶液的现象:加入KSCN之后溶液变黄,加入FeCl2之后变红;
(4)①Cu只要和Fe3+反应生成Cu2+和Fe2+,它们就会与SCN-反应,故红色褪去也有可能是溶液中的SCN-被消耗完;
②检测红色褪去后的溶液是否含有Fe3+的方法有:a.排除溶液中的Fe2+后,再加入足量KSCN溶液进行检测;b.排除溶液中的Cu2+后,再加入足量KSCN溶液进行检测;c.选择一种只与Fe3+反应的试剂,观察是否出现特征现象.

解答 解:(1)FeCl3具有氧化性,能氧化Cu生成氯化铜,同时自身被还原生成氯化亚铁,离子方程式为2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+
故答案为:2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+
(2)①根据Cu2+和SCN-生成(SCN)2和CuSCN,进而(SCN)2使清液中的Fe2+氧化为Fe3+,再与SCN-生成Fe(SCN)3,由此推知现象为:出现白色沉淀,溶液显红色.
故答案为:出现白色沉淀,溶液显红色;
②加入CuCl2溶液后反应的离子方程式是:2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+(SCN)2、2Fe 2++(SCN)2+4SCN-=2Fe(SCN)3或Cu2++4SCN-+Fe 2+=CuSCN↓+Fe(SCN)3
故答案为:2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+(SCN)2、2Fe 2++(SCN)2+4SCN-=2Fe(SCN)3或Cu2++4SCN-+Fe 2+=CuSCN↓+Fe(SCN)3
(3)①CuCl2溶液有颜色影响Fe(SCN)3溶液颜色的判断.由于KSCN溶液过量,所以黄色溶液中不含有Cu2+
故答案为:由于KSCN溶液过量,所以黄色溶液中不含有Cu2+
②在没用Cu2+而有SCN-和(SCN)2的溶液中滴加FeCl2溶液的现象:加入KSCN之后溶液变黄,加入FeCl2之后变红;
故答案为:加入KSCN之后溶液变黄,加入FeCl2之后变红;
(4)①Cu只要和Fe3+反应生成Cu2+和Fe2+,它们就会与SCN-反应,故红色褪去也有可能是溶液中的SCN-被消耗完,
故答案为:因为Cu只要和Fe3+反应生成Cu2+和Fe2+,它们就会与SCN-反应,所以红色褪去也有可能是溶液中的SCN-被消耗完;
②检测红色褪去后的溶液是否含有Fe3+的方法有:a.排除溶液中的Fe2+后,再加入足量KSCN溶液进行检测;b.排除溶液中的Cu2+后,再加入足量KSCN溶液进行检测;c.选择一种只与Fe3+反应的试剂,观察是否出现特征现象.而加入足量铁粉,向滤液中加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液,是检测Fe2+的,故d选项错误.
故答案为:abc

点评 本题综合考查物质的性质实验,为高考常见题型,侧重于学生的分析能力和实验能力的考查,注意把握题给信息以及实验的原理、方法,为解答该题的关键,答题时注意审题,难度较大.

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