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为探究FeCl3溶液中的离子平衡和离子反应,某小组同学进行了如下实验。 (1)配...

为探究FeCl3溶液中的离子平衡和离子反应,某小组同学进行了如下实验。

(1)配制50 mL 1.0 mol·L1的FeCl3溶液,测其pH约为0.7,即c(H+) = 0.2 mol·L1

用化学用语解释FeCl3溶液呈酸性的原因:          

下列实验方案中,能使FeCl3溶液pH升高的是          (填字母序号)。

a. 加水稀释               b. 加入FeCl3固体

c. 滴加浓KSCN溶液       d. 加入NaHCO3固体

(2)小组同学利用上述FeCl3溶液探究其与足量锌粉的反应。实验操作及现象如下:

操作

现象

向反应瓶中加入6.5 g锌粉,然后加入50 mL 1.0 mol·L1的FeCl3溶液,搅拌

溶液温度迅速上升,稍后出现红褐色沉淀,同时出现少量气泡;反应一段时间后静置,上层溶液为浅绿色,反应瓶底部有黑色固体

收集检验反应过程中产生的气体

集气管口靠近火焰,有爆鸣声

已知:Zn的性质与Al相似,能发生反应:Zn + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2

结合实验现象和平衡移动原理解释出现红褐色沉淀的原因:                   

用离子方程式解释反应后溶液为浅绿色的原因:                 

分离出黑色固体,经下列实验证实了其中含有的主要物质。

i. 黑色固体可以被磁铁吸引;

ii. 向黑色固体中加入足量的NaOH溶液,产生气泡;

iii. 将ii中剩余固体用蒸馏水洗涤后,加入稀盐酸,产生大量气泡;

iv. 向iii反应后的溶液中滴加KSCN溶液,无变化。

a. 黑色固体中一定含有的物质是           

b. 小组同学认为上述实验无法确定黑色固体中是否含有Fe3O4,理由是            

(3)为进一步探究上述1.0 mol·L1 FeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相对强弱,继续实验并观察到反应开始时现象如下:

操作

现象

将5 mL 1.0 mol·L1的FeCl3溶液与0.65 g锌粉混合

溶液温度迅速上升,开始时几乎没有气泡

       与0.65 g锌粉混合

溶液中立即产生大量气泡

小组同学得出结论:在1.0 mol·L1 FeCl3溶液中,Fe3+的氧化性比H+更强。

 

(1)① Fe3+ + 3H2OFe(OH)3 + 3H+;② acd (2)① 溶液温度升高,反应过程中出现H2使溶液中c(H+)降低,都会促进Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+正向移动,出现红褐色Fe(OH)3沉淀;② 2Fe3+ + Zn = 2Fe2+ + Zn2+;③ a. Fe和Zn;b. iii中,若存在Fe3O4,稀盐酸与Fe3O4反应产生的Fe3+可与Fe继续反应生成Fe2+,导致在iv中检测不到Fe3+,与没有Fe3O4得到的iv中现象相同 (3)5 mL 0.2 mol·L-1(或pH = 0.7)的盐酸 (可不考虑Cl-对反应的影响) 【解析】 试题分析:(1)①FeCl3溶液呈酸性是因为氯化铁水解的结果,故答案为:Fe3+ + 3H2OFe(OH)3 + 3H+; ② a. 加水稀释,尽管促进氯化铁水解,但氢离子浓度减小,pH增大,正确;b. 加入FeCl3固体,氯化铁溶液的浓度增大,水解程度减小,但氢离子浓度增大,pH减小,错误;c. 滴加浓KSCN溶液,使得铁离子浓度减小,Fe3+ + 3H2OFe(OH)3 + 3H+逆向移动,酸性减弱,pH增大,正确;d. 加入NaHCO3固体,使得氢离子浓度减小,pH增大,正确;故选acd; (2)①溶液温度升高,反应过程中出现H2使溶液中c(H+)降低,都会促进Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+正向移动,出现红褐色Fe(OH)3沉淀,故答案为:溶液温度升高,反应过程中出现H2使溶液中c(H+)降低,都会促进Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+正向移动,出现红褐色Fe(OH)3沉淀; ② 锌与铁离子发生氧化还原反应生成亚铁离子,使得反应后溶液为浅绿色,故答案为:2Fe3+ + Zn = 2Fe2+ + Zn2+; ③a. 黑色固体可以被磁铁吸引说明含有铁,向黑色固体中加入足量的NaOH溶液,产生气泡,说明含有锌,因此黑色固体中一定铁和锌,故答案为:Fe和Zn; b. iii中,若存在Fe3O4,稀盐酸与Fe3O4反应产生的Fe3+可与Fe继续反应生成Fe2+,导致在iv中检测不到Fe3+,与没有Fe3O4得到的iv中现象相同,故答案为:iii中,若存在Fe3O4,稀盐酸与Fe3O4反应产生的Fe3+可与Fe继续反应生成Fe2+,导致在iv中检测不到Fe3+,与没有Fe3O4得到的iv中现象相同; (3)要使得溶液中立即产生大量气泡,可以用5 mL 0.2 mol·L-1的盐酸于锌反应,根据探究目的:比较1.0 mol·L−1 FeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相对强弱。将5 mL 1.0 mol·L−1的FeCl3溶液与0.65 g锌粉混合,溶液温度迅速上升,开始时几乎没有气泡,说明发生铁离子与锌的氧化还原反应,而不是水解生成的氢离子与锌反应,从而说明在1.0 mol·L−1 FeCl3溶液中,Fe3+的氧化性比H+更强,故答案为:5 mL 0.2 mol·L-1的盐酸。 考点:考查了铁及其化合物的性质、物质性质探究实验方案的设计的相关知识。  
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