Question

【題目】某小組在驗證反應“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+，發現和探究過程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸銀溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。

(1)檢驗產物

①取少量黑色固體，洗滌后，_______（填操作和現象），證明黑色固體中含有Ag。

②取上層清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產生藍色沉淀，說明溶液中含有_______________。

(2)針對“溶液呈黃色”，甲認為溶液中有Fe3+，乙認為鐵粉過量時不可能有Fe3+，乙依據的原理是___________________（用離子方程式表示）。針對兩種觀點繼續實驗：

①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了甲的猜測。同時發現有白色沉淀產生，且溶液顏色變淺、沉淀量多少與取樣時間有關，對比實驗記錄如下：

序號	取樣時間/min	現象
ⅰ	3	產生大量白色沉淀；溶液呈紅色
ⅱ	30	產生白色沉淀；較3 min時量少；溶液紅色較3 min時加深
ⅲ	120	產生白色沉淀；較30 min時量少；溶液紅色較30 min時變淺

(資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)

② 對Fe3+產生的原因作出如下假設：

假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產生Fe3+；

假設b：空氣中存在O2，由于________（用離子方程式表示），可產生Fe3+；

假設c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可產生Fe3+；

假設d：根據_______現象，判斷溶液中存在Ag+，可產生Fe3+。

③ 下列實驗Ⅰ可證實假設a、b、c不是產生Fe3+的主要原因。實驗Ⅱ可證實假設d成立。

實驗Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時間取上層清液滴加KSCN溶液，3 min時溶液呈淺紅色，30 min后溶液幾乎無色。

實驗Ⅱ：裝置如圖。其中甲溶液是________，操作及現象是________________。

Answer 1

【答案】加入足量稀鹽酸（或稀硫酸），固體未完全溶解（或者加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產生白色沉淀）Fe2+Fe+2Fe3+=3Fe2+ 4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O白色沉淀0.05 mol·L-1 NaNO3溶液FeCl2、FeCl3混合溶液按圖連接好裝置，電流表指針發生偏轉，分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深

【解析】

(1)①黑色固體中含有過量鐵，如果同時含有銀，則可以加入HCl或H2SO4溶解Fe，而銀不能溶解，故答案為：加入足量稀鹽酸(或稀硫酸)酸化，固體未完全溶解；

②K3[Fe(CN)3]是檢驗Fe2+的試劑，所以產生藍色沉淀說明含有Fe2+，故答案為：Fe2+；

(2)過量鐵粉與Fe3+反應生成Fe2+，即Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案為：Fe+2Fe3+=3Fe2+；

②O2氧化Fe2+反應為4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，白色沉淀是AgSCN，所以實驗可以說明含有Ag+，Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+，故答案為：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；白色沉淀；

③實驗Ⅰ：證明假設abc錯誤，就是排除Ag+對實驗的影響，相當于沒有Ag+存在的空白實驗，考慮其他條件不要變化，可以選用0.05molL-1NaNO3，故答案為：0.05 mol·L-1 NaNO3溶液；

實驗Ⅱ：原電池實驗需要證明的是假設d的反應Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能夠實現，所以甲池應當注入FeCl2、FeCl3混合溶液，按圖連接好裝置，如電流表指針發生偏轉，分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深，可說明d正確，故答案為：FeCl2、FeCl3混合溶液；按圖連接好裝置，電流表指針發生偏轉，分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深。