Question

为研究铁盐与亚硫酸盐之间的反应，某研究小组利用孔穴板进行了实验探究：

小组记录的实验现象如下表所示：

	开始时	5min后	3天后
实验I	溶液立即变为红褐色，比II、III中略浅	与开始混合时一致	溶液呈黄色，底部出现红褐色沉淀
实验II	溶液立即变为红褐色	红褐色明显变浅	溶液呈黄绿色
实验III	溶液立即变为红褐色	红褐色变浅，比II中深	溶液呈黄色

（1）测得实验所用0.4mol/L FeCl₃溶液及Fe(NO₃)₃溶液pH均约为1.0。两溶液均呈酸性的原因是__________（用离子方程式表示）。

（2）开始混合时，实验I中红褐色比II、III中略浅的原因是___________。

（3）为了探究5min后实验II、III中溶液红褐色变浅的原因，小组同学设计了实验IV：分别取少量5min后实验I、II、III中溶液，加入2滴铁氰化钾溶液，发现实验II、III中出现蓝色沉淀，实验I中无明显变化。根据实验IV的现象，结合化学用语解释红褐色变浅的原因是___________。

（4）针对5min后实验III中溶液颜色比实验II中深，小组同学认为可能存在三种因素：

①Cl^- 可以加快Fe³⁺与SO₃^2-的氧化还原反应；

②___________；

③NO₃^- 在酸性环境下代替Fe³⁺氧化了SO₃^2-，同时消耗H⁺，使Fe³⁺水解出的Fe(OH)₃较多。

通过实验V和实验VI进行因素探究：

	实验操作（已知Na^+对实验无影响）	5min后的现象
实验V	在2mL pH=1.0的0.4mol/L Fe(NO3)3溶液中溶解约___________固体，再加入2滴0.4mol/L Na2SO3溶液	溶液的红褐色介于II、III之间
实验VI	在2mL pH=1.0的稀硝酸中溶解约0.19g NaNO3固体，再加入2滴0.4mol/L Na2SO3溶液。向其中滴入少量BaCl2溶液	_____________

实验结论：因素①和因素②均成立，因素③不明显。请将上述方案填写完整。

（5）通过上述实验，以下结果或推论合理的是___________（填字母）。

a．Fe³⁺与SO₃^2-同时发生水解反应和氧化还原反应，且水解反应的速率快，等待足够长时间后，将以氧化还原反应为主

b．浓度为1.2 mol/L的稀硝酸在5min内不能将Fe²⁺氧化

c．向pH大于1的稀硝酸中加入少量Ba(NO₃)₂，使其完全溶解，可用来检验实验I的上层清液中是否存在SO₄^2-

Answer

Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ Fe3+起始浓度小，水解出的Fe(OH)3少 Fe3+与SO32-发生了氧化还原反应:2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42- +2H+，在减小c(Fe2+)的同时降低了pH，使水解出的Fe(OH)3变少 NO3-可以减慢Fe3+与SO32-的氧化还原反应 0.14gNaCl 无明显现象 c

【解析】

铁盐能水解生成氢氧化铁胶体，溶液显酸性；亚硫酸盐可以水解使溶液显碱性；两者在一定的条件下相遇还能发生氧化还原反应。

（1）FeCl3和Fe(NO3)3均属于强酸弱碱盐，Fe3+在水溶液中发生水解反应显酸性，发生的方程式为：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ ，故答案为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+

（2）开始混合时，实验I中红褐色比II、III中略浅是因为实验I中的Fe3+起始浓度小，水解出的Fe(OH)3少，故答案为Fe3+起始浓度小，水解出的Fe(OH)3少。

（3）铁氰化钾遇到Fe2+后会与Fe2+生成铁氰化亚铁蓝色沉淀，说明实验II、III中的Fe3+被SO32-还原成了Fe2+，发生反应为2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42- +2H+，pH降低使水解出的Fe(OH)3变少，故答案为Fe3+与SO32-发生了氧化还原反应:2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42- +2H+，在减小c(Fe3+)的同时降低了pH，使水解出的Fe(OH)3变少。

（4）根据题干信息，能够影响反应的因素为Cl- 和NO3-，所以还有一种可能的影响因素为：NO3-可以减慢Fe3+与SO32-的氧化还原反应，为了验证具体是哪种影响因素，设计实验V和实验VI进行因素探究。实验V为了验证①Cl- 可以加快Fe3+与SO32-的氧化还原反应；加入的Cl-的物质的量应该与实验II中的Cl-的物质的量相等，所以，加入氯化钠的质量为0.14g。根据实验结论：因素①和因素②均成立，因素③不明显，可知NO3- 在酸性环境下代替Fe3+氧化了SO32-并不能促进Fe3+水解，反而在酸性环境下没有氢氧化铁存在，所以无现象。故答案为NO3-可以减慢Fe3+与SO32-的氧化还原反应；0.14g NaCl；无明显现象。

（5）a.Fe3+与SO32-不能同时发生水解反应和氧化还原反应，故a错误；

b.稀硝酸的氧化性较强，可以将Fe2+氧化，故b错误；c.用稀硝酸和硝酸钡溶液来检验SO42-是一种常用的检验方法，故c正确。