某小組在驗證反應(yīng)“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+,發(fā)現(xiàn)和探究過程如下。
向硝酸酸化的0.05mol?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(chǎn)物
①取少量黑色固體,洗滌后,
加入足量稀鹽酸(或稀硫酸)酸化,固體未完全溶解
加入足量稀鹽酸(或稀硫酸)酸化,固體未完全溶解
(填操作和現(xiàn)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(chǎn)生藍(lán)色沉淀,說明溶液中含有 Fe2+
Fe2+
。
(2)針對“溶液呈黃色”,甲認(rèn)為溶液中有Fe3+,乙認(rèn)為鐵粉過量時不可能有Fe3+,乙依據(jù)的原理是 Fe+2Fe3+=3Fe2+
Fe+2Fe3+=3Fe2+
(用離子方程式表示)。針對兩種觀點繼續(xù)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(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生,且溶液顏色變淺、沉淀量多少與取樣時間有關(guān),對比實驗記錄如下:
序號 |
取樣時間/min |
現(xiàn)象 |
ⅰ |
3 |
產(chǎn)生大量白色沉淀;溶液呈紅色 |
ⅱ |
30 |
產(chǎn)生白色沉淀;較3min時量少;溶液紅色較3min時加深 |
ⅲ |
120 |
產(chǎn)生白色沉淀;較30min時量少;溶液紅色較3 0min時變淺 |
(資料:Ag
+與SCN
-生成白色沉淀AgSCN)
②對Fe
3+產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè):
假設(shè)a:可能是鐵粉表面有氧化層,能產(chǎn)生Fe
3+;
假設(shè)b:空氣中存在O
2,由于
4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
(用離子方程式表示),可產(chǎn)生Fe
3+;
假設(shè)c:酸性溶液中
具有氧化性,可產(chǎn)生Fe
3+;
假設(shè)d:根據(jù)
白色沉淀
白色沉淀
現(xiàn)象,判斷溶液中存在Ag
+,可產(chǎn)生Fe
3+。
③下列實驗Ⅰ可證實假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe
3+的主要原因。實驗Ⅱ可證實假設(shè)d成立。
實驗Ⅰ:向硝酸酸化的
0.05mol?L-1NaNO3
0.05mol?L-1NaNO3
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,3min時溶液呈淺紅色,30min后溶液幾乎無色。
實驗Ⅱ:裝置如圖。其中甲溶液是
FeCl2/FeCl3
FeCl2/FeCl3
,操作及現(xiàn)象是
按圖連接好裝置,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
按圖連接好裝置,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
。
(3)根據(jù)實驗現(xiàn)象,結(jié)合方程式推測實驗ⅰ~ⅲ中Fe
3+濃度變化的原因:
i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+,反應(yīng)生成的Fe3+使Fe3+增加,紅色變深,ii→iii 空氣中氧氣氧化SCN-,紅色變淺
i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+,反應(yīng)生成的Fe3+使Fe3+增加,紅色變深,ii→iii 空氣中氧氣氧化SCN-,紅色變淺
。