Question

【題目】為探究FeCl3溶液中的離子平衡和離子反應，某小組同學進行了如下實驗

（1）配制50mL 1.0mol·L-1 的FeCl3 溶液，測其pH約為0.7，即c(H+)=0.2mol·L-1。

①用化學用語解釋FeCl3溶液呈酸性的原因：__________________。

②下列實驗方案中，能使FeCl3溶液pH升高的是___________（填字母序號）。

a. 加水稀釋 b. 加入FeCl3固體 c. 滴加濃KSCN溶液 d. 加入NaHCO3固體

（2）小組同學利用上述FeCl3溶液探究其與足量鋅粉的反應。實驗操作及現象如下：

操作	現象
向反應瓶中加入6.5 g鋅粉，然后加入50mL 1.0mol·L-1 的FeCl3 溶液，攪拌	溶液溫度迅速上升，稍后出現紅褐色沉淀，同時出現少量氣泡；反應一段時間后靜置，上層溶液為淺綠色，反應瓶底部有黑色固體
收集檢驗反應過程中產生的氣體	集氣管口靠近火焰，有爆鳴聲

已知：Zn的性質與Al相似，能發生反應：Zn＋2NaOH=Na2ZnO2＋H2↑

①結合實驗現象和平衡移動原理解釋出現紅褐色沉淀的原因：_________________________。 ②用離子方程式解釋反應后溶液為淺綠色的原因：______________________________。

③分離出黑色固體，經下列實驗證實了其中含有的主要物質。

i. 黑色固體可以被磁鐵吸引；

ii. 向黑色固體中加入足量的NaOH溶液，產生氣泡；

iii. 將ii中剩余固體用蒸餾水洗滌后，加入稀鹽酸，產生大量氣泡；

iv. 向iii反應后的溶液中滴加KSCN溶液，無變化。

a. 黑色固體中一定含有的物質是______________。

b. 小組同學認為上述實驗無法確定黑色固體中是否含有Fe3O4，理由是________________。

Answer 1

【答案】 Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋ acd Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Zn消耗H+，同時放出熱量，都會促進Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移動，出現紅褐色Fe(OH)3 沉淀 2Fe3＋＋Zn=2Fe2＋＋Zn2＋ Fe和Zn iii中，若存在Fe3O4，稀鹽酸與Fe3O4反應產生的Fe3+，可與Fe或者Zn繼續反應生成Fe2+，導致在iv中檢測不到Fe3+，與沒有Fe3O4得到的iv中現象相同

【解析】(1)①FeCl3溶液呈酸性的原因是Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，故答案為：Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+；

②a能使FeCl3溶液pH升高是促進水解逆向進行，Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+。a．加水稀釋促進水解平衡正向進行，溶液pH增大，故a正確；b．加入FeCl3固體溶解后平衡正向進行，溶液pH減小，故b錯誤；c．滴加濃KSCN溶液，結合鐵離子生成硫氰酸鐵，水解平衡逆向進行，溶液pH增大，故c正確；d．加入NaHCO3固體溶解后碳酸氫根離子結合氫離子促進平衡正向進行，溶液pH增大，故d正確；故答案為：acd；

(2)向反應瓶中加入6.5g鋅粉物質的量==0.1mol，然后加入50mL 1.0molL-1的FeCl3溶液，溶液中鐵離子物質的量=0.050L×1.0mol/L=0.05mol，2Fe3++Zn=2Fe2++Zn2+，根據反應定量關系可知鋅過量，攪拌溶液溫度迅速上升，說明發生的反應為放熱反應，稍后出現紅褐色沉淀為氫氧化鐵沉淀，同時出現少量氣泡，收集檢驗反應過程中產生的氣體，集氣管口靠近火焰，有爆鳴聲證明為氫氣，說明鋅和鐵離子水解生成的酸反應生成氫氣，促進水解平衡正向進行生成氫氧化鐵沉淀；反應一段時間后靜置，上層溶液為淺綠色為氯化亞鐵溶液，反應瓶底部有黑色固體，可能為過量的鋅和氯化亞鐵反應生成的金屬鐵，Zn的性質與Al相似，能發生反應：Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2↑。

①根據上述分析，出現紅褐色沉淀的原因是Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Zn消耗H+，同時放出熱量，都會促進Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移動，出現紅褐色Fe(OH)3 沉淀，故答案為：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Zn消耗H+，同時放出熱量，都會促進Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移動，出現紅褐色Fe(OH)3 沉淀；

②反應后溶液為淺綠色的原因是鐵離子和鋅反應生成亞鐵離子和鋅離子的溶液，反應的離子方程式為：2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+，故答案為：2Fe3++Zn═2Fe++Zn2+；

③i．黑色固體可以被磁鐵吸引說明含鐵；ii．向黑色固體中加入足量的NaOH溶液，產生氣泡，證明含有鋅；iii．將ii中剩余固體用蒸餾水洗滌后，加入稀鹽酸，產生大量氣泡，證明為金屬鋅；iv．向iii反應后的溶液中滴加KSCN溶液，無變化說明為鐵離子。

a．分析可知黑色固體中一定含有的物質是Fe和Zn，故答案為：Fe和Zn；

b．上述實驗無法確定黑色固體中是否含有Fe3O4，理由是iii中，若存在Fe3O4，稀鹽酸與Fe3O4反應產生的Fe3+可與Fe繼續反應生成Fe2+，導致在iv中檢測不到Fe3+，與沒有Fe3O4得到的iv中現象相同，故答案為：iii中，若存在Fe3O4，稀鹽酸與Fe3O4反應產生的Fe3+可與Fe繼續反應生成Fe2+，導致在iv中檢測不到Fe3+，與沒有Fe3O4得到的iv中現象相同。