Question

【題目】某實驗小組對FeCl3分別與Na2SO3、NaHSO3的反應進行探究。

（甲同學的實驗）

裝置	編號	試劑X	實驗現象
	I	Na2SO3溶液(pH≈9)	閉合開關后靈敏電流計指針發生偏轉
	II	NaHSO3溶液(pH≈5)	閉合開關后靈敏電流計指針未發生偏轉

(1)配制FeCl3溶液時，先將FeCl3溶于濃鹽酸，再稀釋至指定濃度。結合化學用語說明濃鹽酸的作用：。

(2)甲同學探究實驗I的電極產物______________。

①取少量Na2SO3溶液電極附近的混合液，加入______________，產生白色沉淀，證明產生了。

②該同學又設計實驗探究另一電極的產物，其實驗方案為______________。

(3)實驗I中負極的電極反應式為______________。

（乙同學的實驗）

乙同學進一步探究FeCl3溶液與NaHSO3溶液能否發生反應，設計、完成實驗并記錄如下：

裝置	編號	反應時間	實驗現象
	III	0~1 min	產生紅色沉淀，有刺激性氣味氣體逸出
		1~30 min	沉淀迅速溶解形成紅色溶液，隨后溶液逐漸變為橙色，之后幾乎無色
		30 min后	與空氣接觸部分的上層溶液又變為淺紅色，隨后逐漸變為淺橙色

(4)乙同學認為刺激性氣味氣體的產生原因有兩種可能，用離子方程式表示②的可能原因。

① Fe3+＋3 Fe(OH)3 ＋3SO2；②______________。

(5)查閱資料：溶液中Fe3+、、OH－三種微粒會形成紅色配合物并存在如下轉化：

從反應速率和化學平衡兩個角度解釋1~30 min的實驗現象：______________。

(6)解釋30 min后上層溶液又變為淺紅色的可能原因：______________。

（實驗反思）

(7)分別對比I和II、II和III，FeCl3能否與Na2SO3或NaHSO3發生氧化還原反應和有關(寫出兩條)______________。

Answer 1

【答案】Fe3+＋3H2OFe(OH)3＋3H+，鹽酸抑制氯化鐵水解 足量鹽酸和BaCl2溶液 取少量FeCl3溶液電極附近的混合液，加入鐵氰化鉀溶液，產生藍色沉淀，證明產生了Fe2+ 3SO32-+2e-+H2O=SO42-+2HSO3- H++HSO3-=H2O+SO2 生成紅色配合物的反應速率快紅色配合物生成橙色配合物的速率較慢；在O2的作用下，橙色的HOFeOSO2濃度下降，平衡不斷正向移動，最終溶液幾乎無色 反應后的Fe2+被空氣氧化為Fe3+，過量的電離提供SO32-，溶液中Fe3+、SO32-、OH－三種微粒會繼續反應形成紅色配合物 溶液pH不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-濃度不同(或Na2SO3與NaHSO3不同，或Na2SO3與NaHSO3的陰離子不同)、反應物是否接觸形成紅色配合物

【解析】

本題為實驗探究題。

（1）本小題為鹽類水解的應用，為抑制鹽的水解，在配置某些強酸弱堿鹽溶液時可加入相應的酸，如配制FeCl3溶液時，先將FeCl3溶于濃鹽酸，抑制氯化鐵水解。

（2）①本小題考查的是硫酸根離子的檢驗，向溶液中滴加鹽酸和BaCl2溶液時產生白色沉淀且白色沉淀不溶于鹽酸，證明溶液中含硫酸根離子。

②本小題考查的是亞鐵離子的檢驗，亞鐵離子遇鐵氰化鉀產生藍色沉淀。

（3）本小題考查的是電極反應式的書寫，負極失電子發生氧化反應。

（4）②本小題考查的是鹽類的水解，水解使溶液酸堿性相反的某些鹽可發生雙水解。

（5）（6）兩小題考查的是平衡移動的影響條件，當生成物的濃度減小時平衡向正向移動，則在O2的作用下，橙色的HOFeOSO2濃度下降，平衡不斷正向移動，；當反應物的濃度增大時平衡向正向移動，則反應后的Fe2+被空氣氧化為Fe3+，過量的HSO3-電離提供SO32-，溶液中Fe3+、SO32-、OH－三種微粒會繼續反應形成紅色配合物，平衡不斷正向移動，則30 min后與空氣接觸部分的上層溶液又變為淺紅色，隨后逐漸變為淺橙色。。

（7）I和II實驗中亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的pH不同，溶液中SO32-濃度不同，與FeCl3反應的現象也不同，是影響與FeCl3是否發生氧化還原反應的原因之一；II和III實驗中NaHSO3與FeCl3一個接觸，一個沒接觸，反應現象不同，是影響與FeCl3是否發生氧化還原反應的原因之一。

（1）氯化鐵是強酸弱堿鹽，在水中會發生水解，水解方程式為Fe3+＋3H2OFe(OH)3＋3H+，則在配制FeCl3溶液時，先將FeCl3溶于濃鹽酸，抑制氯化鐵水解。本小題答案為：Fe3+＋3H2OFe(OH)3＋3H+，鹽酸抑制氯化鐵水解。

（2）①實驗I中試劑X為亞硫酸鈉，亞硫酸鈉溶液中的亞硫酸根離子在此電極失電子發生氧化反應生成硫酸根離子，當向此電極產物中滴加鹽酸和BaCl2溶液時產生白色沉淀且白色沉淀不溶于鹽酸，證明此電極產物為硫酸根離子。本小題答案為：足量鹽酸和BaCl2溶液。

②Fe3+得電子發生還原反應生成Fe2+，則探究這一電極的產物時可取少量FeCl3溶液電極附近的混合液，加入鐵氰化鉀溶液，Fe2+遇鐵氰化鉀產生藍色沉淀。本小題答案為：取少量FeCl3溶液電極附近的混合液，加入鐵氰化鉀溶液，產生藍色沉淀，證明產生了Fe2+

（3）負極應發生氧化反應，亞硫酸鈉中的硫元素化合價由+4價升高到+6價失電子發生氧化反應，則亞硫酸鈉對應的一極為負極，電極反應式為3SO32-+2e-+H2O=SO42-+2HSO3-。本小題答案為：3SO32-+2e-+H2O=SO42-+2HSO3-。

（4）②FeCl3為強酸弱堿鹽水解顯酸性，溶液中的氫離子再與亞硫酸氫根離子發生復分解反應H++HSO3-=H2O+SO2。本小題答案為：H++HSO3-=H2O+SO2。

（5）1~0 min的實驗現象為沉淀迅速溶解形成紅色溶液，隨后溶液逐漸變為橙色，之后幾乎無色，可見生成紅色配合物的反應速率快，紅色配合物生成橙色配合物的速率較慢；是因為在O2的作用下，橙色的HOFeOSO2濃度下降，平衡不斷正向移動，最終溶液幾乎無色 。本小題答案為：生成紅色配合物的反應速率快紅色配合物生成橙色配合物的速率較慢；在O2的作用下，橙色的HOFeOSO2濃度下降，平衡不斷正向移動，最終溶液幾乎無色。

（6）反應后的Fe2+被空氣氧化為Fe3+，過量的HSO3-電離提供SO32-，溶液中Fe3+、SO32-、OH－三種微粒會繼續反應形成紅色配合物，則30 min后與空氣接觸部分的上層溶液又變為淺紅色，隨后逐漸變為淺橙色。本小題答案為：反應后的Fe2+被空氣氧化為Fe3+，過量的HSO3-電離提供SO32-，溶液中Fe3+、SO32-、OH－三種微粒會繼續反應形成紅色配合物。

（7）I和II實驗中亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的pH不同，溶液中SO32-濃度不同，與FeCl3反應的現象也不同，是影響與FeCl3是否發生氧化還原反應的原因之一；II和III實驗中NaHSO3與FeCl3一個接觸，一個沒接觸，反應現象不同，是影響與FeCl3是否發生氧化還原反應的原因之一。本小題答案為：溶液pH不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-濃度不同(或Na2SO3與NaHSO3不同，或Na2SO3與NaHSO3的陰離子不同)、反應物是否接觸形成紅色配合物。