Question

【題目】某小組同學(xué)為探究Zn與FeCl3溶液的反應(yīng)，設(shè)計(jì)并完成了如下實(shí)驗(yàn)。

	實(shí)驗(yàn)	條件	現(xiàn)象
	ⅰ	18℃	無(wú)明顯氣泡，0.5 min后有氣體產(chǎn)生，一段時(shí)間后，溶液顏色加深，存在丁達(dá)爾現(xiàn)象，向混合后的溶液中加鐵氰化鉀溶液有藍(lán)色沉淀生成
	ⅱ	65℃水浴	有氣泡產(chǎn)生，12 s后，氣泡非常明顯，溶液很快轉(zhuǎn)為紅棕色，一段時(shí)間后，紅棕色消失，最后產(chǎn)生紅棕色沉淀

(1)實(shí)驗(yàn)ⅰ和ⅱ中均有氣體產(chǎn)生，該氣體為 ________。

(2)實(shí)驗(yàn)ⅱ中產(chǎn)生氣體的速率明顯快于實(shí)驗(yàn)ⅰ，可能的原因是________。

(3)“加鐵氰化鉀溶液有藍(lán)色沉淀生成”說(shuō)明混合溶液中存在________。

(4)實(shí)驗(yàn)ⅰ和ⅱ均先有氣體生成，后有溶液顏色的變化。研究小組猜想，可能是此實(shí)驗(yàn)條件下，氧化性H+>Fe3+。

查閱資料：電壓大小反映了物質(zhì)氧化還原性強(qiáng)弱的差異；物質(zhì)氧化性與還原性強(qiáng)弱差異越大，電壓越大。根據(jù)資料小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)ⅲ	實(shí)驗(yàn)ⅳ
	_____________

①請(qǐng)?jiān)诒砀裰挟?huà)出實(shí)驗(yàn)ⅳ的裝置圖 。

②進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，觀察到________，得出氧化性：Fe3+>H+。

研究小組進(jìn)一步分析后，將Zn粒改為Zn粉，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)	條件	現(xiàn)象
ⅴ	18℃，混合后不振蕩	3 min后有明顯的氣泡產(chǎn)生，溶液顏色加深，存在丁達(dá)爾現(xiàn)象，向混合后的溶液中加鐵氰化鉀溶液有藍(lán)色沉淀生成
ⅵ	18℃，混合后振蕩	氣泡不明顯，紅棕色褪色明顯，存在丁達(dá)爾現(xiàn)象，向混合后的溶液中加鐵氰化鉀溶液有藍(lán)色沉淀生成

③對(duì)比實(shí)驗(yàn)ⅴ和ⅵ，解釋“氣泡不明顯，紅棕色褪色明顯”的可能原因：________。

(5)結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程及現(xiàn)象，影響Zn與FeCl3溶液的反應(yīng)過(guò)程的條件有________。

Answer 1

【答案】H2 溫度升高，使Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+正向移動(dòng)，c(H+)增大，c(H+)增大和升高溫度都會(huì)使鋅與H＋反應(yīng)的速率加快 Fe2+ 電壓表指針偏轉(zhuǎn)：實(shí)驗(yàn)ⅲ>實(shí)驗(yàn)ⅳ 將Zn粒改為Zn粉并振蕩，增大了Zn與Fe3+碰撞幾率，加快了Zn與Fe3+的反應(yīng) 溫度、碰撞幾率（離子遷移速度）、粒子的氧化性強(qiáng)弱

【解析】

(1)Zn是比較活潑的金屬，與酸性溶液中的H+發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生H2；

(2)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素分析；

(3)鐵氰化鉀遇Fe2+會(huì)形成藍(lán)色沉淀；

(4)①要比較Fe3+、H+的氧化性，應(yīng)該只有氧化性的微粒不同，其它條件都相同；

②根據(jù)題干條件：物質(zhì)氧化性與還原性強(qiáng)弱差異越大，電壓越大進(jìn)行分析；

③對(duì)比分析顆粒大小、接觸面積對(duì)Zn與Fe3+反應(yīng)的影響；

(5)對(duì)前面實(shí)驗(yàn)情況分析對(duì)比，找到影響反應(yīng)的因素。

(1)Fe3+發(fā)生水解使溶液的pH=1.5，Zn是比較活潑的金屬，能夠與溶液中的H+發(fā)生置換反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑，反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，因此有氣泡產(chǎn)生；

(2)實(shí)驗(yàn)ii的溫度比實(shí)驗(yàn)i高，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快；且FeCl3是強(qiáng)酸弱堿鹽，在溶液中存在鹽的水解平衡：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，溫度升高，使水解平衡正向移動(dòng)，導(dǎo)致溶液中c(H+)增大，c(H+)增大也會(huì)使鋅與H＋反應(yīng)的速率加快；

(3)向i反應(yīng)混合后的溶液中加鐵氰化鉀溶液有藍(lán)色沉淀生成，說(shuō)明溶液中含有Fe2+；

(4)①分析比較H+、Fe3+的氧化性，應(yīng)該在其它外界條件都相同，只有Fe3+、H+微粒種類的不同的條件下進(jìn)行，因此設(shè)計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)是將pH=1.5的0.5mol/LFeCl3溶液換成pH=1.5的鹽酸，裝置圖為：。

②電壓大小反映了物質(zhì)氧化還原性強(qiáng)弱的差異。物質(zhì)氧化性與還原性強(qiáng)弱差異越大，電壓越大，若在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到現(xiàn)象為：電壓表指針偏轉(zhuǎn)：實(shí)驗(yàn)ⅲ>實(shí)驗(yàn)ⅳ，則證明了微粒的氧化性：Fe3+>H+；

③振蕩后，氣泡不明顯，溶液紅棕色褪色明顯，說(shuō)明將Zn粒改為Zn粉并振蕩，增大了Zn與Fe3+碰撞幾率，加快了Zn與Fe3+的反應(yīng)，使反應(yīng)速率大大加快；

(5)通過(guò)對(duì)上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的探究及對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，可知影響Zn與FeCl3溶液的反應(yīng)過(guò)程的條件有：溫度、碰撞幾率(離子遷移速度)、粒子的氧化性強(qiáng)弱。