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【题目】某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验:

实验:将Fe3+转化为Fe2+

(1)Fe3+Cu粉发生反应的离子方程式为:________________________________________

(2)探究白色沉淀产生的原因,请填写实验方案:

实验方案

现象

结论

步骤1:取4mL_________mol/L CuSO4溶液,向其中滴加30.1mol/L KSCN溶液

产生白色沉淀

CuSO4KSCN

反应产生了白色沉淀

步骤2:取_____________________________

无明显现象

查阅资料:ⅰ.SCN的化学性质与I相似 ⅱ.2Cu2++ 4 I= 2CuI↓+ I2

Cu2+SCN反应的离子方程式为________________________________________________

实验:将Fe2+转化为Fe3+

实验方案

现象

3mL 0.1mol/L FeSO4溶液中加入1 mL 8mol/L稀硝酸

溶液变为棕色,放置一段时间后,棕色消失,溶液变为黄色

探究上述现象出现的原因:

查阅资料:Fe2++ NOFe(NO)2+(棕色)

(3)用离子方程式解释NO产生的原因_______________________________________________

(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行

反应Ⅰ:Fe2+HNO3反应; 反应Ⅱ:Fe2+NO反应

依据实验现象,甲认为反应的速率比反应__________(”)。

乙认为反应是一个不可逆反应,并通过实验证明其猜测正确,乙设计的实验方案是______________________________

③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因__________________________________

(5)丙认为若生成的NOFe2+不接触,溶液就不会出现棕色,请从以下提供的实验用品中选择合适的用品,设计实验方案,并画出实验装置图,标明试剂,实现Fe2+Fe3+的转化,同时避免出现此异常现象。

实验用品:U形管、烧杯、导线、石墨棒若干、铁片若干、盐桥(装有含琼脂的KCl饱和溶液)、 0.1mol/L FeSO4溶液、8mol/L稀硝酸

____________

【答案】2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+0.14mL 0.1mol/L FeSO4溶液,向其中滴加30.1mol/L KSCN溶液Cu2++3SCN=CuSCN↓+(SCN)23Fe2++4H++NO3=3Fe3++NO↑+2H2O慢取反应后的黄色溶液于试管中,向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,溶液无明显变化,说明反应I是不可逆反应Fe2+被硝酸氧化为Fe3+,导致溶液中Fe2+浓度降低,导致平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移动,最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+,溶液由棕色变为黄色

【解析】

(1)Fe3+Cu粉发生反应生成铜离子与亚铁离子;(2)图1中得到溶液中Fe2+0.2mol/L,Cu2+0.1mol/L,分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液,滴入KSCN溶液进行对照实验;由题目信息ii可知,Cu2+SCN-反应生成CuSCN沉淀,同时生成(SCN)2;(3)亚铁离子具有还原性,酸性条件下硝酸根具有强氧化性,反应生成铁离子、NO与水;(4)①反应速率快的反应现象最先表现;②反应中硝酸过量,若存在平衡,溶液中含有Fe2+,否则没有Fe2+,可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验;③Fe2+被硝酸氧化为Fe3+,导致溶液中Fe2+浓度降低,导致平衡发生移动,最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+

(1)Fe3+Cu粉发生反应生成铜离子与亚铁离子,反应离子方程式为:2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+

(2)由反应2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+,可知图1中得到溶液中Fe2+0.2mol/L,Cu2+0.1mol/L,分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液,滴入KSCN溶液进行对照实验,故实验方案为:步骤1:取4mL 0.1mol/L CuSO4溶液,向其中滴加30.1mol/L KSCN溶液,步骤2:取4mL 0.1mol/L FeSO4溶液,向其中滴加30.1mol/L KSCN溶液,由题目信息ii可知,Cu2+SCN-反应生成CuSCN沉淀,同时生成(SCN)2,反应离子方程式为:2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+(SCN)2

(3)亚铁离子具有还原性,酸性条件下硝酸根具有强氧化性,反应生成铁离子、NO与水,反应离子方程为:3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O;

(4)①溶液先变为棕色,放置一段时间后,棕色消失,溶液变为黄色,反应速率快的反应现象最先表现,反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢;

②反应中硝酸过量,若存在平衡,溶液中含有Fe2+,否则没有Fe2+,具体的实验方案是:取反应后的黄色溶液于试管中,向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,溶液无明显变化,说明反应I是不可逆反应;

③Fe2+被硝酸氧化为Fe3+,导致溶液中Fe2+浓度降低,导致平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移动,最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+,溶液由棕色变为黄色;

(5)利用原电池原理,使NOFe2+在不同的电极区域生成,实验装置图为

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图中仪器A的名称为_______

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