Question

实验能力和创新意识是化学学科核心素养的重要内容之一。某研究性学习小组在验证反应“ Fe”的实验中检测到发现和探究过程如下：向硝酸酸化的硝酸银溶液（）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。

(1)检验产物：

①检验上层清液中所含离子的方法：取上层清液，滴加_________，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe²⁺。

②经检验黑色固体为Ag，检验方法：取出少量黑色固体，洗涤后，加入适量稀硝酸使固体溶解，再滴加__________（填试剂），产生_________（填现象）。

(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有乙认为铁粉过量时不可能有，乙依据的原理是______。（用离子方程式表示）_o

针对这两种观点继续实验：取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：

序号	取样时间/min	现象
I	3	产生大量白色沉淀；溶液呈红色
II	30	产生白色沉淀，较3 min时量少；溶液红色较3 min时加深
III	120	产生白色沉淀，较30min时量少；溶液红色较30min时变浅

（资料： ^-生成白色沉淀AgSCN）

(3)实验中溶液变为红色的离子方程式为_______________，产生白色沉淀说明存在___________（填离子符号）。

(4)对产生的原因做如下假设：

假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生

假设b：空气中存在发生反应产生

假设c：酸性溶液中的NO₃^-将Fe²⁺氧化为Fe³⁺

假设d：溶液存在Ag⁺将Fe²⁺氧化为Fe³⁺

下述实验可证实假设a、b，c不是产生Fe³⁺的主要原因，并可证实假设d成立。

①实验：向硝酸酸化的__________溶液( )中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3min 时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色。

②实验II的现象说明发生了反应__________（用离子方程式表示）。

(5)实验Ⅱ中发生的反应可以用下列装置来验证。其中甲溶液是___________，分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，_______ （“前者”或“后者”）红色更深。

Answer

K3[Fe(CN)6] 稀盐酸 白色沉淀 2Fe3++Fe=3Fe2+ Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 Ag+ 0.05mol/L的NaNO3溶液 Ag++Fe2+ Ag+Fe3+ FeSO4溶液 后者

【解析】

根据离子检验的方法及原理分析解答并书写相关离子方程式；根据题干信息分析实验原理是否正确；根据原电池原理分析解答。

(1)①检验Fe2+，滴加K3[Fe(CN)6]，产生蓝色沉淀；

②Ag与稀硝酸反应生成硝酸银，检验Ag+，可以滴加稀盐酸，出现白色沉淀；

(2)铁离子有较强的氧化性，可以与铁反应，离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+；

(3)溶液变为红色的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3，根据题干信息，白色沉淀是AgSCN，产生白色沉淀说明存在Ag+ ；

(4)①为了验证Ag+将Fe2+氧化为Fe3+，可将硝酸银溶液换成0.05mol/L的NaNO3溶液；

②实验II的现象说明Ag+的量减少、Fe2+向Fe3+转化，发生反应为：Ag++Fe2+ Ag+Fe3+；

(5)若要验证银离子可以氧化亚铁离子，可以利用原电池原理，需要甲溶液中含有亚铁离子，所以甲溶液为FeSO4溶液；电池工作一段时间后会生成Fe3+，所以后者颜色深。