Question

某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。

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：__、__。

查阅资料：

已知：①SCN^-的化学性质与I^-相似。

②2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓十I₂。

则Cu²⁺与SCN^-反应的离子方程式为__。

实验II：将Fe²⁺转化为Fe³⁺

探究上述现象出现的原因：

查阅资料：Fe²⁺+NOFe(NO)²⁺(棕色)

（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

反应I：Fe²⁺与HNO₃反应，

反应II：Fe²⁺与NO反应。

①依据实验现象，可推知反应I的速率比反应II__(填“快"或“慢”)。

②反应I是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明___。

③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因：___。

Answer

2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+ 0.1mol/L 取4mL0.1mol/LFeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN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 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粉发生反应生成铜离子与亚铁离子；

(2)图1中得到溶液中Fe2+为0.2mol/L，Cu2+为0.1mol/L，分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入KSCN溶液进行对照实验；由题目信息ii可知，Cu2+与SCN-反应生成CuSCN沉淀，同时生成(SCN)2；

(3)亚铁离子具有还原性，酸性条件下硝酸根具有强氧化性，反应生成铁离子、NO与水；

(4)①反应速率快的反应现象最先表现；

②反应中硝酸过量，若存在平衡，溶液中含有Fe2+，否则没有Fe2+，可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验；

③Fe2+被硝酸氧化为Fe3+，导致溶液中Fe2+浓度降低，导致平衡发生移动，最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+。

(1)Fe3+与Cu粉发生反应生成铜离子与亚铁离子，反应离子方程式：2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；

(2)由反应2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，可知图1中得到溶液中Fe2+为0.2mol/L，Cu2+为0.1mol/L，分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入KSCN溶液进行对照实验，故实验方案为：步骤1:取4mL0.1mol/LCuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液，步骤2:取4mL0.1mol/LFeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液，由题目信息ii可知，Cu2+与SCN−反应生成CuSCN沉淀，同时生成(SCN)2，反应离子方程式为：2Cu2++4SCN−=2CuSCN↓+(SCN)2；

(3)铁离子具有还原性,酸性条件下硝酸根具有强氧化性,反应生成铁离子、NO与水,反应离子方程为：3Fe2++4H++NO3−═3Fe3++NO↑+2H2O；

(4)①溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率快的反应现象最先表现，反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢；

②反应中硝酸过量，若存在平衡，溶液中含有Fe2+，否则没有Fe2+，具体的实验方案是：取反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应I是不可逆反应；

③Fe2+被硝酸氧化为Fe3+，导致溶液中Fe2+浓度降低，导致平衡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。