Question

【題目】FeCl3 為中學化學中經常使用的物質，長郡化學實驗小組為探究 FeCl3 的性質，進行了如下實驗。

(1)學習小組 A 為探究 FeCl3與 KI 溶液的反應，特設計如右圖所示的原電池實 驗裝置。在實驗過程中，學習小組 A 發現，靈敏電流計的指針先偏轉，最后 示數為零。若此時向甲中加入適量 FeCl2 固體，靈敏電流計的指針又發生偏轉 此時________（填“甲”或“乙”）中石墨電極為負極，對應的電極反應方程式為_________

(2)學習小組 B 把 FeCl3 溶液分別加入Na2CO3 溶液和Na2SO3溶液中，發現有如下實驗現象：

對于②中的實驗現象，學習小組 B 的同學們有諸多猜測，繼續進行實驗： I．小明取②中的紅棕色溶液少許，滴入鹽酸酸化的 BaCl2溶液，產生白色沉淀。小明得出結論：FeCl3 與 Na2SO3 發生了氧化還原反應，離子方程式是_____。

Ⅱ，小紅認為小明的實驗不嚴謹，重新設計實驗方案并進行實驗，證實了小明的結論是正確的。其實驗方 案是______________________________。

(3)學習小組 C 進一步探究 FeCl3 溶液與足量鋅粉的反應。實驗操作及實驗現象如下表所示：

已知：Zn 的化學性質與 Al 相似，能發生反應

①結合實驗現象和平衡移動原理解釋出現紅褐色沉淀的原因：______

②分離出黑色固體，經下列實驗證實了其中含有的主要物質。

i．黑色固體可以被磁鐵吸引

ii．向黑色固體中加入足量的 NaOH 溶液，產生氣泡；

iii．將 ii 中剩余固體用蒸餾水洗滌后，加入稀鹽酸，產生大量氣泡； iv.向 iii 反應后的溶液中滴加 KSCN 溶液，無變化。 a．黑色固體中一定含有的物質是_____。

b．學習小組 C 認為上述實驗無法確定黑色固體中是否含有 Fe3O4，理由是__________________

(4)為進一步探究 1．0 mol/L FeCl3 溶液中 Fe3+和 H+氧化性的相對強弱，學習小組 C 補充實驗并觀察到反應開始時的實驗現象如下表所示：

學習小組 C 得出結論：在 1．0 mol/L FeCl3 溶液中，Fe3+的氧化性比 H+強。則表格中橫杠處應填____________

Answer 1

【答案】（1）甲 （2）Fe2+-e-= Fe3+（3）2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++ SO42-+2H+（4）取②中紅棕色溶液少許，滴加鐵氰化鉀溶液，出現藍色沉淀。（5）①溶液溫度升高，反應過程中生成H2使溶液中的c(H+)降低，同時促進了Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+的水解，使溶液中出現紅褐色的氫氧化鐵沉淀（6）Fe和Zn（7）III中若存在Fe3O4,稀鹽酸和Fe3O4反應，產生的Fe3+可與鐵繼續反應生成Fe2+，導致VI中檢測不到Fe3+。所以不能確定是否存在Fe3O4（8）5mL 1.0mol.L-的鹽酸

【解析】

本題是探究 FeCl3 的性質的實驗問題。因為Fe3+具有強氧化性，所以可以氧化還原性離子如I- 、SO32 所以(1)(2)結合Fe3+強氧化性進行回答；Fe3+易水解，所以（3）結合Fe3+水解的知識分析；（4）探究Fe3+和H+的氧化性強弱，所以要求所加試劑的濃度和體積都相同，即可比較。

（1）當在甲中加入FeCl2 固體實際是加入了Fe2+ ，導致2Fe3++I- 2Fe2++I2平衡逆向移動，則Fe2+失去電子生成Fe3+，作為負極，發生氧化反應，電極反應方程式為2Fe2+－2e-＝2Fe3+ ；答案：甲 2Fe2+－2e-＝2Fe3+。

（2）取②中的紅棕色溶液少許，滴入鹽酸酸化的 BaCl2 溶液，產生白色沉淀。FeCl3 與 Na2SO3 發生了氧化還原反應，離子方程式是2Fe3++SO32-+H2O= 2Fe2++ SO42-+2H+。

（3）因為Zn 的化學性質與 Al 相似，能與堿發生反應放出氫氣，由實驗知①溶液溫度升高，反應過程中生成H2使溶液中的c(H+)降低，會促進Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+的水解，使溶液中出現紅褐色的氫氧化鐵沉淀。答案：①溶液溫度升高，反應過程中生成H2使溶液中的c(H+)降低，都會促進Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+的水解，使溶液中出現紅褐色的氫氧化鐵沉淀。

②因為Zn 的化學性質與 Al 相似，能與堿發生反應放出氫氣，根據向黑色固體中加入足量的 NaOH 溶液，產生氣泡，說明有Zn存在，ii 中剩余固體用蒸餾水洗滌后，加入稀鹽酸，產生大量氣泡，說明含有金屬Fe； iv.向 iii 反應后的溶液中滴加 KSCN 溶液無變化，說明沒有Fe3+，無法確定是否有Fe3O4, 因為Fe3+可與鐵繼續反應生成Fe2+，導致VI中檢測不到Fe3+ 。所以黑色固體中一定含有的物質是Fe和Zn。答案：Fe和Zn。

b．因為Fe3O4也是黑色固體，也可以被磁鐵吸引，但是上述實驗無法確定黑色固體中是否含有 Fe3O4，理由是III中若存在Fe3O4,稀鹽酸和Fe3O4反應，產生的Fe3+可與鐵繼續反應生成Fe2+，導致VI中檢測不到Fe3+。所以不能確定是否存在Fe3O4 。

（4）本實驗的目的是探究 1．0 mol/L FeCl3 溶液中 Fe3+和 H+氧化性的相對強弱。所以鹽酸和FeCl3 溶液的濃度和體積應該相同，所以應該選擇5mL 1.0mol.L-1的鹽酸做對比實驗。