Question

【題目】某學習小組研究溶液中Fe2+的穩定性，進行如下實驗，觀察，記錄結果。

實驗Ⅰ

物質	0 min	1min	1h	5h
FeSO4	淡黃色	桔紅色	紅色	深紅色
(NH4)2Fe(SO4)2	幾乎無色	淡黃色	黃色	桔紅色

（1）上述(NH4)2Fe(SO4)2溶液pH小于FeSO4的原因是_______（用化學用語表示）。溶液的穩定性：FeSO4_______(NH4)2Fe(SO4)2（填“＞”或“＜”） 。

（2）甲同學提出實驗Ⅰ中兩溶液的穩定性差異可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH4+保護了Fe2+，因為NH4+具有還原性。進行實驗Ⅱ，否定了該觀點，補全該實驗。

操作	現象
取_______，加_______，觀察。	與實驗Ⅰ中(NH4)2Fe(SO4)2溶液現象相同。

（3）乙同學提出實驗Ⅰ中兩溶液的穩定性差異是溶液酸性不同導致，進行實驗Ⅲ：分別配制0.80 mol·L－1 pH為1、2、3、4的FeSO4溶液，觀察，發現pH＝1的FeSO4溶液長時間無明顯變化，pH越大，FeSO4溶液變黃的時間越短。

資料顯示：亞鐵鹽溶液中存在反應 4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe(OH)3＋8H+

由實驗III，乙同學可得出的結論是_______，原因是_______。

（4）進一步研究在水溶液中Fe2+的氧化機理。測定同濃度FeSO4溶液在不同pH條件下，Fe2+的氧化速率與時間的關系如圖（實驗過程中溶液溫度幾乎無變化）。反應初期，氧化速率都逐漸增大的原因可能是_____。

（5）綜合以上實驗，增強Fe2+穩定性的措施有_______。

Answer 1

【答案】NH4+＋H2ONH3·H2O＋H+ ＜ 取2 mL pH＝4.0的0.80 mol·L－1 FeSO4溶液 加2滴0.01 mol·L－1 KSCN溶液 溶液pH越小，Fe2+越穩定 溶液中存在平衡4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe(OH)3＋8H+， c（H+）大，對平衡的抑制作用強，Fe2+更穩定 生成的Fe(OH)3對反應有催化作用 加一定量的酸；密封保存

【解析】

（1）（NH4）2Fe（SO4）2溶液和FeSO4中的Fe2+濃度相同，但中（NH4）2Fe（SO4）2含有濃度較高的NH4+；通過表格中的顏色變化來分析；

（2）由于是要驗證兩溶液的穩定性差異是否是由于（NH4）2Fe（SO4）2溶液中的NH4+保護了Fe2+導致，根據控制變量法可知，應除了讓NH4+這個影響因素外的其它影響因素均保持一致，據此分析；

（3）由實驗Ⅲ可知，溶液的pH越小，溶液的酸性越強，則Fe2+越穩定；亞鐵鹽溶液中存在反應4Fe2++O2+10H2O4Fe（OH）3+8H+，根據平衡的移動來分析；

（4）根據影響反應速率的因素有濃度、壓強、溫度和催化劑來分析；

（5）根據上述實驗來分析。

（1）（NH4）2Fe（SO4）2溶液和FeSO4中的Fe2+濃度相同，但（NH4）2Fe（SO4）2溶液中含有濃度較高的NH4+，NH4+水解顯酸性，導致（NH4）2Fe（SO4）2中的pH更小；通過表格中的顏色變化可知（NH4）2Fe（SO4）2中的Fe2+被氧化的速率更慢，即溶液的穩定性：FeSO4<（NH4）2Fe（SO4）2，故答案為：NH4++H2ONH3H2O+H+；<；

（2）由于是要驗證兩溶液的穩定性差異是否是由于（NH4）2Fe（SO4）2溶液中的NH4+保護了Fe2+導致，根據控制變量法可知，應除了讓NH4+這個影響因素外的其它影響因素均保持一致，故應取2mLpH=4.0的0.80molL-1FeSO4溶液于試管中，加2滴0.01molL-1KSCN溶液，過若觀察到的現象與實驗Ⅰ中（NH4）2Fe（SO4）2溶液現象相同，則說明上述猜想不正確，故答案為：取2mLpH=4.0的0.80molL-1FeSO4溶液；加2滴0.01molL-1KSCN溶液；

（3）由實驗Ⅲ可知，溶液的pH越小，溶液的酸性越強，則Fe2+越穩定；亞鐵鹽溶液中存在反應4Fe2++O2+10H2O4Fe（OH）3+8H+，溶液的pH越小，則氫離子濃度越大，平衡左移，則Fe2+的氧化被抑制，故答案為：溶液pH越小，Fe2+越穩定；溶液中存在平衡4Fe2++O2+10H2O4Fe（OH）3+8H+，c（H+）大，對平衡的抑制作用強，Fe2+更穩定；

（4）影響反應速率的因素有濃度、壓強、溫度和催化劑，而同一條曲線上的濃度FeSO4溶液相同，且應隨著反應的進行，Fe2+的濃度減小，故不是濃度對反應速率的影響；而此反應為溶液中的反應，故壓強對此反應速率無影響；而此反應中溫度不變，故能影響反應速率的只有催化劑，故唯一的可能原因是生成的Fe（OH）3對反應有催化作用，故答案為：生成的Fe（OH）3對反應有催化作用；

（5）根據上述實驗可知，加入一定量的酸會抑制Fe2+的氧化，或是隔絕空氣密封保存，故答案為：加入一定量的酸，密封保存。