Question

【題目】某小組在驗證反應“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：取出少量黑色固體，洗滌后，___(填操作和現(xiàn)象)，證明黑色固體中含有Ag。

（2）針對“溶液呈黃色”，甲認為溶液中有Fe3+，乙認為鐵粉過量時不可能有Fe3+，乙依據(jù)的原理是___(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，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關，對比實驗記錄如下：

(資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)

②對Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設：

假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產(chǎn)生Fe3+；

假設b：空氣中存在O2，由于___(用離子方程式表示)，可氧化產(chǎn)生Fe3+；

假設c：酸性溶液中存在的___離子具有氧化性，可氧化產(chǎn)生Fe3+；

假設d：根據(jù)加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀的現(xiàn)象，判斷溶液中一定存在Ag+，Ag+可氧化Fe2+產(chǎn)生Fe3+。

③下述實驗Ⅰ可證實假設a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實驗Ⅱ可證實假設d成立。

實驗Ⅰ：向硝酸酸化的___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：設計實驗證明假設d成立___。

（3）根據(jù)ⅰ~ⅲ實驗現(xiàn)象，結合本題涉及的三個方程式，推測實驗ⅰ~ⅲ中Fe3+濃度變化的原因（用離子方程式和文字結合表述）：___。

Answer 1

【答案】加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀 2Fe3++Fe=3Fe2+ 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O NO3- 0.05mol·L-1NaNO3 分別取用不同濃度（均小于0.05mol·L-1）的硝酸銀溶液與FeSO4溶液混合，取上層清液滴加KSCN溶液，觀察是否變紅及紅色深淺，如果變紅，且紅色深淺與Ag+濃度大小有關，證明假設d成立 溶液中存在反應：①2Ag++Fe=Fe2++2Ag②Ag++Fe2+=Fe3++Ag③Fe+2Fe3+=3Fe2+。反應開始時，c(Ag+)大，以反應①、②為主，c(Fe3+)增大。約30min后，c(Ag+)小，以反應③為主，c(Fe3+)減小

【解析】

(1)Ag在加熱條件下溶于稀硝酸，得到銀離子，用氯離子檢驗可得；

(2)Fe過量，與鐵離子價態(tài)歸中得到亞鐵離子；

②氧氣在酸性條件下降亞鐵離子氧化得到鐵離子，根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒書寫可得；硝酸根離子在酸性條件下具有氧化性；

③證明假設abc錯誤，就是排除Ag+時實驗比較，相當于沒有Ag+存在的空白實驗，考慮其他條件不要變化，可以選用NaNO3；證明d正確，則用不同濃度的硝酸銀溶液與FeSO4溶液混合，與實驗I類似對比不同濃度的硝酸銀溶液對應的現(xiàn)象差異；

(3)i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+，反應生成Fe3+的使Fe3+濃度增加，ii→iii 溶液紅色較3 0min時變淺，c(Ag+)小，反應為Fe+2Fe3+=3Fe2+，c(Fe3+)減小，溶液的顏色變淺。

(1)根據(jù)分析，取出少量黑色固體，洗滌后，加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，證明黑色固體中含有Ag；

(2)乙認為鐵粉過量時不可能有Fe3+，因為過量的Fe與鐵離子發(fā)生反應生成亞鐵離子，反應的離子方程式為：2Fe3++Fe=3Fe2+；

②假設b:空氣中存在O2，氧氣在酸性條件下將亞鐵離子氧化為鐵離子，反應的離子方程式為：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；

假設c:酸性溶液中存在的NO3，硝酸具有氧化性，可氧化產(chǎn)生Fe3+；

③證明假設abc錯誤，就是排除Ag+時實驗比較，相當于沒有Ag+存在的空白實驗，考慮其他條件不要變化，可以選用NaNO3，故實驗I為：向硝酸酸化的0.05 molL1 NaNO3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。3 min時溶液呈淺紅色，30 min后溶液幾乎無色；

證明d正確，則用不同濃度的硝酸銀溶液與FeSO4溶液混合，與實驗I類似對比不同濃度的硝酸銀溶液對應的現(xiàn)象差異，故實驗II為：分別取用不同濃度(均小于0.05 molL1)的硝酸銀溶液與FeSO4溶液混合，取上層清液滴加KSCN溶液，觀察是否變紅及紅色深淺，如果變紅，且紅色深淺與Ag+濃度大小有關，證明假設d成立；

(3)溶液中存在反應：①2Ag++Fe=Fe2++2Ag②Ag++Fe2+=Fe3++Ag③Fe+2Fe3+=3Fe2+反應開始時，c(Ag+)大，以反應①、②為主，c(Fe3+)增大，約30 min后，c(Ag+)小，以反應③為主，c(Fe3+)減小。