Question

针对苏教版化学1第75页上“铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜溶液等）反应转化为+2价铁的化合物，如果与氧化性较强的氧化剂（如氯气、双氧水等）反应则转化为+3价的化合物”的叙述，化学研究性学习小组拟通过以下实验探究“新制的还原性铁粉和盐酸的反应（铁过量）”．请你参与探究并回答有关问题：
（1）利用KSCN、H₂O₂等药品检验反应后的混合液中含有二价铁的实验方法和现象是______；但在实验中往往又看到红色迅速褪去，同时溶液呈黄色，其可能的原因是______；学生在做实验时往往滴加双氧水的浓度过大，或者过量，还看到迅速产生大量气泡，写出该现象产生的化学方程式：______．
（2）有资料介绍“取少量反应液（含二价铁）先滴加少量新制饱和氯水，然后滴加KSCN溶液，呈现血红色．若再滴加过量新制氯水，却发现红色褪去．同学对红色褪去的原因提出各自的假设．某同学的假设是：溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态．”如果+3价铁被氧化为FeO₄^2-，试写出该反应的离子方程式______．
（3）探究高铁酸钾的某种性质．
【实验一】将适量K₂FeO₄固体分别溶解于pH 为 4.74、7.00、11.50 的水溶液中，配得FeO₄^2-浓度为 1.0mmol?L^-1（1mmol?L^-1=10^-3mol?L^-1）的试样，静置，考察不同初始 pH 的水溶液对K₂FeO₄某种性质的影响，结果见图1（注：800min后，三种溶液中高铁酸钾的浓度不再改变）．

【试验二】将适量 K₂FeO₄溶解于pH=4.74 的水溶液中，配制成FeO₄^2-浓度为 1.0mmol?L^-1 的试样，将试样分别置于 20℃、30℃、40℃和 60℃的恒温水浴中，考察不同温度对K₂FeO₄某种性质的影响，结果见图2．则
①实验1的目的是______；
②实验2可得出的结论是______；
③高铁酸钾在水中的反应为4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．由图1可知，800min时，pH=11.50的溶液中高铁酸钾最终浓度比pH=4.74的溶液中高，主要原因是______．

Answer 1

解：（1）因亚铁离子具有还原性，铁离子遇KSCN溶液显血红色，则KSCN、H₂O₂等药品检验反应后的混合液中含有二价铁的实验方法和现象是先加硫氰化钾溶液，无现象，再滴加双氧水少许，看到溶液呈血红色；在实验中往往又看到红色迅速褪去，同时溶液呈黄色，其可能的原因是硫氰根被氧化；做实验时往往滴加双氧水的浓度过大，或者过量，还看到迅速产生大量气泡，发生2H₂O₂2H₂O+O₂↑，
故答案为：先加硫氰化钾溶液，无现象，再滴加双氧水少许，看到溶液呈血红色；硫氰根被氧化；2H₂O₂2H₂O+O₂↑；
（2）由信息可知，铁离子被氯气氧化为FeO₄^2-和盐酸，该离子反应为2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O═2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O═2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺；
（3）①由实验一可知，pH不同，FeO₄^2-稳定性不同，则实验1的目的为研究FeO₄^2-在不同pH溶液中的稳定性（或反应的速率），
故答案为：研究FeO₄^2-在不同pH溶液中的稳定性（或反应的速率）；
②由图2可知，温度不同，FeO₄^2-稳定性不同，所以实验2可得出的结论是温度越高，FeO₄^2-越不稳定（或与水反应的速率越快），
故答案为：温度越高，FeO₄^2-越不稳定（或与水反应的速率越快）；
③由图1可知，800min时，pH=11.50的溶液中高铁酸钾最终浓度比pH=4.74的溶液中高，因pH=11.50的溶液中OH^-离子浓度大，使4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑平衡向左移动，
故答案为：pH=11.50的溶液中OH^-离子浓度大，使平衡向左移动．
分析：（1）亚铁离子具有还原性，铁离子遇KSCN溶液显血红色；若硫氰根被氧化，则红色褪去，氯化铁能加快过氧化氢的分解；
（2）根据反应物与生成物来书写离子反应方程式；
（3）①pH不同，FeO₄^2-稳定性不同；
②温度不同，FeO₄^2-稳定性不同；
③pH越大，OH^-离子浓度越大，影响平衡移动．
点评：本题考查性质实验方案的设计，明确发生的氧化还原反应是解答本题的关键，注意信息的利用及图象的分析为解答的难点，题目难度较大．