某化學小組對FeCl3溶液與NaHSO3溶液反應進行探究.
(一)配制溶液
(1)配制NaHSO3溶液前需檢驗是否變質(zhì),其操作為
取少量固體于試管,加入適量蒸餾水溶解,先加過量的鹽酸酸化,再加氯化鋇溶液,若有白色沉淀生成證明已變質(zhì)
取少量固體于試管,加入適量蒸餾水溶解,先加過量的鹽酸酸化,再加氯化鋇溶液,若有白色沉淀生成證明已變質(zhì)
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(2)用離子方程式解釋配制氯化鐵溶液時,先將氯化鐵固體溶于稀鹽酸,再稀釋到所需的濃度的原因 Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+
Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+
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(二)預測實驗
(3)該小組同學預測FeCl3溶液與NaHSO3溶液混合時,溶液顏色由棕黃色變成淺綠色,他們預測的理論依據(jù)為:Fe3+有氧化性,HSO3-有還原性,混合后會發(fā)生氧化還原反應
Fe3+有氧化性,HSO3-有還原性,混合后會發(fā)生氧化還原反應
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(三)實施實驗向2mL1mol/L NaHSO3溶液中逐滴加入0.5ml1mol/L的FeCl3溶液
裝置 |
反應時間 |
實驗現(xiàn)象 |
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0~1min |
產(chǎn)生紅色沉淀,有刺激性氣味氣體逸出 |
1~30min |
沉淀迅速溶解形成紅色溶液,隨后溶液逐漸變?yōu)槌壬?,之后幾乎無色 |
30min后 |
與空氣接觸部分的上層溶液又變?yōu)闇\紅色,隨后逐漸變?yōu)闇\橙色 |
(4)①小組同學同學認為刺激性氣味氣體的產(chǎn)生原因有兩種可能,請寫出相應的離子方程式
Fe3++3HSO3-?Fe(OH)3+3SO2↑、H++HSO3-=H2O+SO2↑
Fe3++3HSO3-?Fe(OH)3+3SO2↑、H++HSO3-=H2O+SO2↑
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②查閱資料:溶液中Fe
3+、SO
32-、OH
-三種微粒會形成紅色配合物并存在如下轉(zhuǎn)化:HOFeOSO
2(紅色)?HOFeOSO
2(橙色)
Fe
2++SO
42-,從反應速率和化學平衡兩個角度解釋1~30min的實驗現(xiàn)象
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;在氧氣的氧化下橙色的HOFeOSO2濃度下降,平衡HOFeOSO2?HOFeOSO2不斷正向進行,最終溶液幾乎無色
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;在氧氣的氧化下橙色的HOFeOSO2濃度下降,平衡HOFeOSO2?HOFeOSO2不斷正向進行,最終溶液幾乎無色
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(5)小組同學認為沒有觀察到預期的實驗現(xiàn)象,是因為混合產(chǎn)生氣體的反應,干擾了氧化還原反應的發(fā)生,小組同學通過如下實驗證明了猜想的正確性.
裝置 |
實驗步驟 |
操作 |
實驗現(xiàn)象 |
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Ⅰ |
向燒杯中裝好溶液、鏈接好裝置、閉合開關 |
靈敏電流表指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn) |
Ⅱ |
向左側(cè)燒杯中滴加少量的飽和FeCl3溶液 |
靈敏電流表指針向左側(cè)偏轉(zhuǎn) |
Ⅲ |
繼續(xù)向左側(cè)燒杯中再滴加少量的鐵氰化鉀溶液 |
左側(cè)燒杯中產(chǎn)生藍色沉淀、靈敏電流表指針向左側(cè)偏轉(zhuǎn)幅度更大 |
①分析實驗Ⅰ電流計指針不偏轉(zhuǎn)(沒有形成原電池)的原因是
在此條件下,F(xiàn)eCl3溶液與NaHSO3溶液因為濃度低不能發(fā)生氧化還原反應
在此條件下,F(xiàn)eCl3溶液與NaHSO3溶液因為濃度低不能發(fā)生氧化還原反應
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②分析實驗Ⅱ電流計指針偏轉(zhuǎn)以及實驗Ⅲ電流計指針偏轉(zhuǎn)幅度更大的原因
步驟Ⅱ中,加入FeCl3飽和溶液,氧化性增強,F(xiàn)eCl3溶液與NaHSO3溶液發(fā)生氧化還原反應,該裝置構(gòu)成了原電池,電流計指針偏轉(zhuǎn);步驟Ⅲ中,加入鐵氰化鉀溶液,與Fe2+反應產(chǎn)生藍色沉淀,降低了Fe2+的濃度,F(xiàn)eCl3溶液氧化性增強,電流表指針變大
步驟Ⅱ中,加入FeCl3飽和溶液,氧化性增強,F(xiàn)eCl3溶液與NaHSO3溶液發(fā)生氧化還原反應,該裝置構(gòu)成了原電池,電流計指針偏轉(zhuǎn);步驟Ⅲ中,加入鐵氰化鉀溶液,與Fe2+反應產(chǎn)生藍色沉淀,降低了Fe2+的濃度,F(xiàn)eCl3溶液氧化性增強,電流表指針變大
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