Question

【題目】某小組在驗證反應“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+ ， 發現和探究過程如下．
向硝酸酸化的0.05molL﹣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）檢驗產物
①取少量黑色固體，洗滌后，（填操作和現象），證明黑色固體中含有Ag．
②取上層清液，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，產生藍色沉淀，說明溶液中含有 ．
（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+ ， 乙依據的原理是（用離子方程式表示）．針對兩種觀點繼續實驗：
①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了甲的猜測．同時發現有白色沉淀產生，且溶液顏色變淺、沉淀量多少與取樣時間有關，對比實驗記錄如下：

序號	取樣時間/min	現象
ⅰ	3	產生大量白色沉淀；溶液呈紅色
ⅱ	30	產生白色沉淀；較3min時量小；溶液紅色較3min時加深
ⅲ	120	產生白色沉淀；較30min時量小；溶液紅色較3 0min時變淺

（資料：Ag+與SCN﹣生成白色沉淀AgSCN）
②對Fe3+產生的原因作出如下假設：
假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產生Fe3+；
假設b：空氣中存在O2 ， 由于（用離子方程式表示），可產生Fe3+；
假設c：酸性溶液中NO3﹣具有氧化性，可產生Fe3+；
假設d：根據現象，判斷溶液中存在Ag+ ， 可產生Fe3+ ．
③下列實驗Ⅰ可證實假設a、b、c不是產生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：裝置如圖．其中甲溶液是 ， 操作現象是 ．

（3）根據實驗現象，結合方程式推測實驗ⅰ～ⅲ中Fe3+濃度變化的原因： ．

Answer 1

【答案】
（1）加入足量加入足量稀鹽酸（或稀硫酸）酸化，固體未完全溶解；Fe2+
（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+；4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O；白色沉淀；NaNO3；FeCl2/FeCl3；按圖連接好裝置，電流表指針發生偏轉
（3）i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ ， 反應生成Fe3+ ， 使Fe3+增加，紅色變深，ii→iii 空氣中氧氣氧化SCN﹣ ， 紅色變淺
【解析】解：（1）①黑色固體中含有過量鐵，如果同時含有銀，則可以加入HCl或H2SO4溶解Fe，而銀不能溶解，
故答案為：加入足量加入足量稀鹽酸（或稀硫酸）酸化，固體未完全溶解；
②K3[Fe（CN）3]是檢驗Fe2+的試劑，所以產生藍色沉淀說明含有Fe2+ ，
故答案為：Fe2+；（2）過量鐵粉與Fe3+反應生成Fe2+ ， 即Fe+2Fe3+=3Fe2+ ，
故答案為：Fe+2Fe3+=3Fe2+；
②O2氧化Fe2+反應為4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O，白色沉淀是AgSCN，所以實驗可以說明含有Ag+ ， Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+ ，
故答案為：4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O；白色沉淀；
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 ， 原電池實驗需要證明的是假設d的反應Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能夠實現，所以甲池應當注入FeCl2、FeCl3混合溶液，按圖連接好裝置，如電流表指針發生偏轉，可說明d正確，
故答案為：NaNO3；FeCl2/FeCl3；按圖連接好裝置，電流表指針發生偏轉；（3）i→iii中Fe3+變化的原因：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，說明空氣中氧氣氧化SCN﹣ ， 使平衡向生成Fe3+的方向移動，Fe（SCN）3濃度減小，則溶液的顏色變淺，
故答案為：i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ ， 反應生成Fe3+的使Fe3+增加，紅色變深，ii→iii 空氣中氧氣氧化SCN﹣ ， 紅色變淺．
（1）銀和鹽酸、稀硫酸等不反應，可用K3[Fe（CN）3]檢驗亞鐵離子，生成藍色沉淀；（2）過量的鐵與硝酸反應生成亞鐵離子，亞鐵離子可被空氣中氧氣氧化，銀離子如氧化亞鐵離子，則發生Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ ， 如反應能發生，可設計成原電池，負極加入FeCl2/FeCl3 ， 正極為硝酸銀，可根據電流計是否發生偏轉判斷；（3）取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，可證明溶液中有Fe3+ ， 生成白色沉淀為AgSCN，隨著放置時間的增加，溶液紅色變淺，可能為空氣中氧氣氧化SCN﹣ ， 以此解答該題．