Question

(一)某化学研究性学习小组讨论Fe³⁺和SO₃^2﹣之间发生怎样的反应，提出了两种可能；一是发生氧化还原反应：2Fe³⁺+SO₃^2﹣+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2﹣+2H⁺；二是发生双水解反应：2Fe³⁺+3SO₃^2﹣+6H₂O=2Fe²⁺+2Fe(OH)₃(胶体)+3H₂SO₄，为了证明是哪一种反应发生，同学们设计并实施了下列实验，请填写下列空白：

实验Ⅰ：学生选择的实验用品：Na₂SO₃浓溶液，BaCl₂稀溶液，稀盐酸，试管若干，胶头滴管若干，从选择的药品分析，设计这个实验的目的是                  ．

实验Ⅱ：取5mL FeCl₃浓溶液于试管中，再滴加入 Na₂SO₃浓溶液，观察到溶液颜色由黄色变为红棕色，无气泡产生，无沉淀生成，继续加入Na₂SO₃浓溶液至过量，溶液颜色加深，最终变为红褐色，这种红褐色液体是                   向红褐色液体中加入稀盐酸至过量，将所得溶液分为两等份，其中一份加入KSCN溶液变成血红色，反应的离子方程式为                    ．另一份加入BaCl₂稀溶液有少量白色沉淀生成，产生该白色沉淀的离子方程式是                    ．

实验Ⅲ：换成两种稀溶液重复实验Ⅱ，产生现象完全相同，由上述实验得出的结论是

若在FeCl₃溶液中加入Na₂CO₃浓溶液，观察到红褐色沉淀并且产生无色气体，该反应的化学方程式是                ．

从形式上看，Na₂CO₃和Na₂SO₃相似，但是从上述实验中可以看出，二者的水溶液与FeCl₃溶液反应现象差别很大，分析其可能的原因是：①              ；②               ．

(二)镍虽不是中学阶段常见的金属元素，但在工业生产中有着重要作用。NiSO₄·xH₂O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于镀镍、电池等，可由电镀废渣(除镍外，还含有铜、锌、铁等元素)为原料获得。操作步骤如下：

①向滤液Ⅰ中加入FeS是为了除去Cu²⁺、Zn²⁺等杂质，除去Cu²⁺的离子方程式为__________。

②滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃过滤后，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，这两步操作的目的是______________。

Answer

(一)实验Ⅰ：检验亚硫酸钠中是否有硫酸钠；

实验Ⅱ：氢氧化铁胶体；Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3；Ba2++SO42-=BaSO4↓

实验Ⅲ：铁离子和亚硫酸根同时发生氧化还原反应和双水解反应；2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑；①亚硫酸根有较强的还原性；②碳酸跟离子没有还原性且亚硫酸根水解能力比碳酸跟弱；

(二)①FeS+Cu2+=CuS+Fe2+；②富集Ni元素

【解析】

试题分析：(一)实验Ⅰ：该同学选择的药品中有BaCl2稀溶液，用来检验硫酸根离子的存在，所以实验I的目的是检验Na2SO3是否变质(或检验Na2SO3溶液中是否混有Na2SO4)，故答案为：检验Na2SO3是否变质(或检验Na2SO3溶液中是否混有Na2SO4)；

实验Ⅱ：FeCl3浓溶液于试管中，逐滴加入Na2SO3浓溶液，铁离子能够与亚硫酸根离子发生水解生成了红褐色的氢氧化铁胶体；向红褐色液体中逐滴加入稀盐酸至过量，可以观察到的现象是先产生红褐色沉淀，后沉淀逐渐溶解，溶液变成黄色且有气泡产生；

加入KSCN溶液，溶液变为血红色，反应反应的离子方程式为：Fe3++3SCN-═Fe(SCN)3；

加入氯化钡生成白色沉淀，白色沉淀为硫酸钡，反应的离子方程式为：Ba2++SO42-═BaSO4，故答案为：氢氧化铁胶体(或胶体)；Fe3++3SCN-═Fe(SCN)3；Ba2++SO42-═BaSO4↓；

实验Ⅲ：换用稀释的FeCl3和Na2SO3溶液重复实验Ⅱ，产生的现象完全相同，证明了Fe3+与SO32-发生氧化还原反应和双水解反应是同时进行的，在FeCl3浓溶液中加Na2CO3浓溶液，观察到红褐色沉淀并且产生无色气体，二者发生了双水解反应，反应的离子方程式为：2Fe3++3CO32-+3H2O═2Fe(OH)3↓+3CO2↑；故答案为：Fe3+与SO32-同时发生氧化还原反应和双水解反应；2Fe3++3CO32-+3H2O═2Fe(OH)3↓+3CO2↑；

①CO32-离子中的C元素是+4价为最高价，无还原性，不可能与Fe3+发生氧化还原反应，由于亚硫酸根离子具有较强的还原性，能够与铁离子发生氧化还原反应，故答案为：SO32-有较强的还原性，CO32-没有还原性；

②铁离子与亚硫酸根离子生成了氢氧化铁胶体，与碳酸根离子反应生成了氢氧化铁沉淀，说明碳酸根离子水解能力比亚硫酸根离子大，故答案为：SO32-水解能力较CO32-小；

(二)电镀废渣(除镍外，还含有铜、锌、铁等元素)，过滤后在滤液中加入FeS，生成CuS、ZnS，可除去Cu2+、Zn2+等杂质，对滤液Ⅱ先加W，应为过氧化氢，可氧化Fe2+生成Fe3+，有利于水解生成氢氧化铁沉淀而除去，过滤后在滤液中加入碳酸钠，可生成NiCO3，过滤后加入硫酸可生成NiSO4，经蒸发、浓缩、冷却结晶可得到硫酸镍晶体，

①向滤液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等杂质，说明CuS的溶解度更小，反应的离子方程式为FeS(aq)+Cu2+(aq)=Fe2+(aq)+CuS(aq)，故答案为：FeS(aq)+Cu2+(aq)=Fe2+(aq)+CuS(aq)；

②滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO4，再加入碳酸钠过滤后，加稀硫酸溶解又生成NiSO4，可增大成NiSO4浓度，有利于蒸发结晶，故答案为：富集Ni元素。

考点：考查了铁及其化合物的性质、氧化还原反应、盐类的水解、物质的分离提纯的相关知识。