Question

【题目】在进行化学实验时，经常会有与预期不符的现象出现。某化学实验小组在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验，就出现了与预设不太一致的现象。

实验I：将Fe3+转化为Fe2+

（1）Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为_________________________________。

（2）该小组同学用对比实验法探究白色沉淀产生的原因，请将其方案补充完整：

实验方案	现象	结论
步骤1：取4mL_________mol/ L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mo/ L KSCN溶液	产生白色沉淀	Cu SO4与KSCN反应产生了白色沉淀
步骤2：取4mL0.2mol/ L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/ L KSCN溶液	___________

查阅资料：①SCN－的化学性质与I－相似 ②2Cu2++4I－=2CuI↓+I2

③(SCN)2的化学性质与I2相似

则Cu2+与SCN－反应的离子方程式为____________________________________________。

实验Ⅱ：将Fe2+转化为Fe3+

实验方案	现象
向3mL0.1mol/L FeSO4溶液中加入lmL8mol/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) ②Fe(NO)2+与HNO3不反应

（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+与HNO3反应； 反应Ⅱ：Fe2+与NO反应

①依据实验现象，甲认为反应I的速率比反应Ⅱ___________(填“快”或“慢”)。

②乙认为反应I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NO与Fe2+不接触，溶液就不会出现棕色，他利用实验室常用的仪器和药品设计并完成了如图所示的实验，实现了Fe2+Fe3+的转化，同时避免出现此异常现象。实验发现：U形管右侧有气泡，U形管左侧的现象为___________、B溶液是___________溶液(填化学式)。

Answer 1

【答案】2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+ 0.1 无明显现象 2Cu2++4SCN－=2CuSCN↓+(SCN)2 3Fe2++4H++NO3－＝3Fe3++NO↑+2H2O 慢 取反应后的黄色溶液少量于一支试管中，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，平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移动，最终Fe(NO)2+转化为Fe3+，溶液由棕色变为黄色 溶液由浅绿色变为黄色 HNO3

【解析】

（1）Fe3＋与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＋为0.2mol·L－1，Cu2＋为0.1mol·L－1，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①SCN－的化学性质与I－相似 ②2Cu2++4I－=2CuI↓+I2，可知，Cu2＋与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依据实验现象，先看到溶液变为棕色，甲认为反应I的速率比反应Ⅱ慢；

②反应Ⅰ是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明取反应后的黄色溶液少量于一支试管中，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，导致平衡发生移动，最终Fe（NO）2+完全转化为Fe3＋。

（5）利用原电池原理，使NO与Fe2＋在不同的电极区域生成。

（1）Fe3＋与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＋为0.2mol·L－1，Cu2＋为0.1mol·L－1，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－1 CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol·L－1 KSCN溶液；

步骤2：取4mL 0.2mol·L－1 FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol·L－1 KSCN溶液，无明显现象。

由题目信息①SCN－的化学性质与I－相似 ②2Cu2++4I－=2CuI↓+I2，可知，Cu2＋与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依据实验现象，先看到溶液变为棕色，甲认为反应I的速率比反应Ⅱ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少量于一支试管中，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，平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移动，最终Fe(NO)2+转化为Fe3+，溶液由棕色变为黄色。

（5）利用原电池原理，使NO与Fe2＋在不同的电极区域生成，U形管右侧有气泡，U形管左侧的现象为溶液由浅绿色变为黄色、B溶液是稀硝酸溶液，化学式为HNO3。