Question

某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验：

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）探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：

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0.1mol/L KSCN溶液	产生白色沉淀	CuSO4与KSCN反应产生了白色沉淀
步骤2：取_____________________________	无明显现象

查阅资料：ⅰ. SCN^－的化学性质与I^－相似    ⅱ. 2Cu²⁺ + 4 I^－＝ 2CuI↓+ I₂

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3mL 0.1mol/L FeSO4溶液中加入1 mL 8mol/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⁺ + NO Fe（NO）²⁺（棕色），3Fe²⁺ +2[Fe（CN）₆]^3－＝ Fe₃[Fe（CN）₆]₂（蓝色）

（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分析：

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已知：在一个已经达到平衡的可逆反应中，如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。如：当增加反应物的浓度时，平衡要向正反应方向移动，平衡的移动使得增加的反应物浓度又会逐步减少。

请用上述原理解释溶液由棕色变为黄色的原因________________________________。

Answer

Cu+2Fe3+＝Cu2++2Fe2+ 0.1 取4mL 0.2mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液 2Cu2++4SCN－＝ 2CuSCN ↓+（SCN）2 3Fe2++4H＋+ NO3－＝3Fe3++NO↑+2H2O 慢 取反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴K3Fe（CN）6溶液，无明显变化，说明反应Ⅰ是不可逆反应 Fe2+被HNO3氧化，导致Fe2+浓度降低，使平衡Fe2+ + NO Fe（NO）2+ 逆向移动，最终Fe（NO）2+完全转化为Fe3+，溶液由棕色变为黄色。

【解析】（1）Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为Cu+2Fe3+＝Cu2++2Fe2+。

（2）由上面实验可知，过量的铜粉与4mL0.1mol/L Fe2(SO4)3充分反应后，溶液中c(CuSO4)=0.1mol/L,c(FeSO4)=0.2mol/L。欲探究白色沉淀产生的原因，根据控制变量法可以设计如下写实验方案：

实验方案

现象

结论

步骤1：取4mL0.1mol/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液

产生白色沉淀

CuSO4与KSCN反应产生了白色沉淀

步骤2：取取4mL 0.2mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液

无明显现象

由资料中信息可知，Cu2+与SCN－反应的离子方程式为2Cu2++4SCN－＝ 2CuSCN ↓+(SCN)2 。

实验Ⅱ：向硫酸亚铁溶液中加入稀硝酸后，可以将Fe2+氧化为Fe3+，硝酸被还原为NO，根据信息，NO可与Fe2+反应生成棕色的离子Fe(NO)2+，所以溶液变为棕色，随着溶液中亚铁离子不断被氧化为铁离子，溶液由棕色逐渐变为黄色。

（3）用离子方程式解释NO 产生的原因3Fe2++4H＋+ NO3－＝3Fe3++NO↑+2H2O 。

（4）①依据实验现象，先看到溶液变为棕色，所以甲认为反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ慢。

②根据上面资料可知，要证明反应Ⅰ是不可逆反应，只需检验最后的溶液中是否有Fe2+，所以可以设计如下实验方案：取反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴K3Fe(CN)6溶液 (溶液不变蓝即可证明反应I是不可逆反应)。

③溶液由棕色变为黄色的原因:Fe2+被HNO3氧化，导致Fe2+浓度降低，使平衡

Fe2+ + NO Fe(NO)2+ 逆向移动，最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+，溶液由棕色变为黄色。