Question

某班同学用如下实验探究Fe^2＋、Fe^3＋的性质。

请回答下列问题：

（1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L^-1的溶液．在FeCl₂溶液中需加入少量铁屑，其目的是________________________________________。

（2）甲组同学取2mL FeCl₂溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红， 说明Cl₂可将Fe^2＋氧化。 FeCl₂溶液与氯水反应的离子方程式为：_________________________________________。

（3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl₂溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_____________________。

（4）丙组同学取l0mL0.l mol·L^-1KI溶液，加入6 mL0.l mol·L^-1 FeCl₃溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：

①第一支试管中加入lmLCCl₄充分振荡、静置， CCl₄层显紫色；

②第二支试管中加入1滴K₃[Fe(CN)₆]溶液，生成蓝色沉淀：

③第三支试行中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。

实验②检验的离子是(填离子符号) ______________；实验①和③说明：在I^－过量的情况下，溶液中仍含有(填离子符号)_______________，由此可以证明该氧化还原反应为_________________________。

（5）丁组同学向盛有H₂O₂溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl₂溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为____________________________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是__________________________________；生成沉淀的原因是（用平衡移动原理解释）_________________________________________________。        

（6）戊组同学模拟工业上用NaClO₃氧化酸性FeCl₂废液制备FeCl₃。

①若酸性FeCl₂ 废液中：c(Fe^2＋)=2.0×10^-2 mol·L^-1，c(Fe^3＋)=1.0×10^-3 mol·L^-1，c(Cl^-)=5.3×10^-2 mol·L^-1，则该溶液的pH约为_____________。

②完成NaClO₃氧化FeCl₂的离子方程式：

□ClO₃^-+□Fe^2＋+□________=□Cl^-+□Fe^3＋+□       

③FeCl₃具有净水作用，其原理是_________________________________。

Answer

防止Fe2＋被氧化 2Fe2＋+Cl2=2Fe3＋+2Cl- 隔绝空气（排除氧气对实验的影响） Fe2＋ Fe3＋ 可逆反应 2Fe2＋+H2O2+2H＋=2Fe3＋+2H2O Fe3＋催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动 2 1 6 6H＋ 1 6 3H2O Fe3＋水解产生的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中悬浮的杂质

【解析】（1）亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的氯化亚铁溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被氧化；（2）Cl2可将Fe2＋氧化成Fe3＋，自身得电子生成氯离子，反应的离子方程式为：2Fe2＋+Cl2=2Fe3＋+2Cl-；（3）防止空气中的氧气将Fe2＋氧化，产生干扰，所以煤油的作用是隔绝空气；（4）根据Fe2＋的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，一定含有Fe2＋；则实验②检验的离子是Fe2＋；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，Fe3＋遇KSCN溶液显血红色，实验①和③说明在I-过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应；（5）H2O2溶液中加入几滴酸化的FeCl3溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为：2Fe2＋+H2O2+2H＋=2Fe3＋+2H2O，铁离子的溶液呈棕黄色；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热。随后有红褐色沉淀生成，产生气泡的原因是H2O2分解放出氧气，而反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动；(6) ①根据电荷守恒，则溶液中氢离子的浓度是c(Cl－) -2c(Fe2＋)-3c(Fe3＋)=1.0×10-2mol/L，所以pH=2；②根据题意，氯酸钠氧化酸性的氯化亚铁，则反应物中有氢离子参加，则生成物中有水生成，Cl元素的化合价从+5价降低到-1价，得到6个电子，而Fe元素的化合价从+2价升高到+3价，失去1个电子，根据得失电子守恒，则氯酸根离子的系数为1，Fe2+的系数为6，则铁离子的系数也是6，氯离子的系数是1，根据电荷守恒，则氢离子的系数是6，水的系数是3；即：ClO3-+6Fe2＋+6 H＋=Cl-+6Fe3＋+3 H2O；③Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质 ，所以可起到净水的作用。

点睛：本题考查铁离子和亚铁离子的性质，离子的检验、盐类的水解等知识，正确理解好铁三角的应用是解答本题的关键。