综合题11.0分
化学

19.某实验小组同学依据资料深入探究Fe3+在水溶液中的行为。

资料:

i.Fe3+ 在水溶液中以水合铁离子的形式存在,如[Fe(H2O)6]3+

[Fe(H2O)6]3+发生如下水解反应:

[Fe(H2O)6]3+(几乎无色) + nH2O [Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n(黄色) + nH3O+n = 0~6) ;

ii. [FeCl4(H2O)2]-为黄色。

进行实验:

实验I:

实验II:

分别用试管①、③中的试剂作为待测液,用色度计测定其透光率。透光率越小,溶液颜色越深;透光率越大,溶液颜色越浅。

图1 Fe(NO33溶液透光率随温度变化曲线

图2  FeCl3溶液透光率随温度变化曲线

(1)实验I中,试管②溶液变为无色的原因是_______________。

(2)实验I中,试管③溶液呈棕黄色与[FeCl4(H2O)2]-有关,支持此结论的实验现象是__________________。

(3)由实验II图1、2可知:加热时,溶液颜色_________(填“变浅”、“变深”或“不变”)。

(4)由实验II,可以得出如下结论:

[结论一] FeCl3溶液中存在可逆反应:[FeCl4(H2O)2]- + 4H2O [Fe(H2O)6]3+ + 4Cl-

得出此结论的理由是_________。

[结论二] 结论一中反应的ΔH _________(填“>0”或“<0”)。

(5) 实验小组同学重新设计了一个实验证明(4)中结论一。实验方案:取试管①中溶

液,__________________(请描述必要的实验操作和现象)。

正确答案及相关解析

正确答案

(1)由已知:[Fe(H2O)6]3++ nH2O [Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n+ nH3O+加入HNO3后,c(H+)增大,导致此平衡逆向移动,溶液由黄色变为无色。

解析

(1)由题给信息和化学平衡知识进行分析解答;由于溶液中存在平衡:[Fe(H2O)6]3++ nH2O [Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n+ nH3O+ ,所以加入HNO3后,c(H+)增大,导致此平衡逆向移动,溶液由黄色变为无色。

(2)通过对比可以看出试管②加入等量的HNO3后,溶液变为无色,而④中加入等量的HNO3后,溶液仍然为黄色,而②、④的区别为:②中含有[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n、④中含有[FeCl4(H2O)2]-;所以试管②、④中加入等量的HNO3后,②中溶液褪色,而④中溶液黄色。

考查方向

以Fe3+在水溶液中的颜色变化探究Fe3+在水溶液中的行为,进而考查化学实验方案的设计能力和分析问题的能力。

解题思路

(1)由题给信息和化学平衡知识进行分析解答;

(2)通过对比可以看出试管②加入等量的HNO3后,溶液变为无色,而④中加入等量的HNO3后,溶液仍然为黄色,而②、④的区别为:②中含有[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n、④中含有

[FeCl4(H2O)2]-

(3)由实验II图1、2可知温度升高后,透光率减小,所以溶液颜色变深

(4)由实验II图1、2可知升高或降低相同温度时,FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe(NO3)3溶液,则说明在FeCl3溶液中存在水合铁离子的水解平衡之外,还存在[FeCl4(H2O)2]- + 4H2O [Fe(H2O)6]3+ + 4Cl- ;由于温度升高,透光率越小,即溶液颜色越深,故反应[FeCl4(H2O)2]- + 4H2O <

易错点

不能准确观察和整合题给信息;不能通过实验现象准确分析反应实质,不能进行有效的实验设计和分析。

知识点

铁盐和亚铁盐的相互转变