Question

【題目】某小組同學設計如下實驗，研究亞鐵鹽與H2O2溶液的反應。

【實驗Ⅰ】試劑：酸化的0.5 mol·L－1FeSO4溶液（pH = 0.2），5% H2O2溶液（pH = 5）

操作	現象
取2mL上述FeSO4溶液于試管中，加入5滴5% H2O2溶液	溶液立即變為棕黃色，稍后，產生氣泡。測得反應后溶液pH=0.9
向反應后的溶液中加入KSCN溶液	溶液變紅

（1）H2O2的電子式是_______，上述實驗中H2O2溶液與FeSO4溶液反應的離子方程式是________。

（2）產生氣泡的原因是____________________。

【實驗Ⅱ】 試劑：未酸化的0.5 mol·L－1FeSO4溶液（pH = 3），5% H2O2溶液（pH = 5）

操作	現象
取2 mL5% H2O2溶液于試管中，加入5滴上述FeSO4溶液	溶液立即變為棕黃色，產生大量氣泡，并放熱，反應混合物顏色加深且有渾濁。測得反應后溶液pH=1.4

（3）將上述混合物分離，得到棕黃色沉淀和紅褐色膠體。取部分棕黃色沉淀洗凈，加4mol·L－1鹽酸，沉淀溶解得到黃色溶液。初步判斷該沉淀中含有Fe2O3，經檢驗還含有SO42－。檢驗棕黃色沉淀中SO42－的方法是________。

（4）對于生成紅褐色膠體的原因，提出兩種假設：

i．H2O2溶液氧化Fe2+消耗H+

ii．Fe2+ 氧化的產物發生了水解

① 根據實驗II記錄否定假設i，理由是________。

② 實驗驗證假設ii：取Fe2(SO4)3溶液加熱，溶液變為紅褐色，pH下降，證明假設ii成立。

（5）將FeSO4溶液加入H2O2溶液后，產生紅褐色膠體，反應的離子方程式是________。

【實驗Ⅲ】

若用FeCl2溶液替代FeSO4溶液，其余操作與實驗II相同，除了產生與II相同的現象外，還生成刺激性氣味氣體，該氣體能使濕潤的藍色石蕊試紙變紅但不褪色。

（6）產生刺激性氣味氣體的原因是________。

（7）由實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亞鐵鹽與H2O2反應的現象與________（至少寫兩點）有關。

Answer 1

【答案】 2Fe2+ + H2O2 + 2H+ ==2Fe3+ + 2H2O Fe3＋作催化劑，使H2O2分解成H2O和O2，2H2O2=2H2O＋O2↑ 取加入鹽酸后的黃色溶液少許于試管中，加入BaCl2溶液，產生白色沉淀，說明棕黃色沉淀中含有SO42－ 反應后溶液的pH降低 2Fe2++H2O2+4H2O== 2Fe(OH)3（膠體）+4H+ H2O2分解反應放熱，促進Fe3+的水解平衡正向移動，產生的HCl受熱揮發 pH、陰離子種類、溫度、反應物用量

【解析】本題考查實驗方案設計與評價，（1）過氧化氫的結構式為H－O－O－H，其電子式為：；根據現象，溶液變為棕黃色，說明Fe2＋變為Fe3＋，利用過氧化氫的氧化性，離子方程式為：2Fe2＋ + H2O2 + 2H＋ =2Fe3＋ + 2H2O；（2）氣泡是氧氣，Fe3＋作催化劑，使H2O2分解成H2O和O2，2H2O2=2H2O＋O2↑；（3）SO42－的檢驗，具體操作是：取加入鹽酸后的黃色溶液少許于試管中，加入BaCl2溶液，產生白色沉淀，說明棕黃色沉淀中含有SO42－ ；（4）①反應前FeSO4溶液的pH=3，反應后溶液的pH=1.4，pH降低，說明產生H＋，故假設i不正確；（5）根據信息，得到紅褐色膠體，此膠體為Fe(OH)3膠體，其離子反應方程式為2Fe2＋+H2O2+4H2O=2Fe(OH)3（膠體）+4H＋； （6）如果用FeCl2代替FeSO4溶液，實驗現象與II現象相同， FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl， 此反應是吸熱反應，根據實驗現象，H2O2的分解反應是放熱反應，促使平衡向正反應方向進行，逸出HCl氣體；（7）根據上述實驗對比，反應現象與pH、陰離子種類、溫度、反應物用量有關。