Question

【題目】某化學小組探究酸性條件下NO3－、SO42－、Fe3+三種微粒的氧化性強弱，設計如下實驗(夾持儀器已略去，裝置的氣密性已檢驗)。(忽略氧氣對反應的影響)

實驗記錄如下：

實驗序號	實驗操作	實驗現象
I	向A裝置中通入一段時間的SO2氣體。	A中黃色溶液迅速變成深紅棕色，最終變為淺綠色。
II	取出少量A裝置中的溶液，先加入KSCN溶液，再加入BaCl2溶液。	加入KSCN溶液后溶液不變色，再加入BaCl2溶液產生白色沉淀。
III	打開活塞a，將過量稀HNO3加入裝置A中，關閉活塞a。	A中淺綠色溶液最終變為黃色。
IV	取出少量A裝置中的溶液，加入KSCN溶液；向A裝置中注入空氣。	溶液變為紅色；液面上方有少量紅棕色氣體生成。

請回答下列問題：

(1)配制FeCl3溶液時，常常加入鹽酸，目的是(用化學用語和簡單文字敘述)：________。

(2)資料表明，Fe3+能與SO2結合形成深紅棕色物質Fe(SO2)63+，反應方程式為： Fe3+ + 6SO2 Fe(SO2)63+。請用化學平衡移動原理解釋實驗I中溶液顏色變化的原因________。

(3)實驗II中發生反應的離子方程式是__________________。

(4)實驗III中，淺綠色溶液變為黃色的原因是__________________(用離子方程式表示)。

(5)實驗IV中液面上方有少量紅棕色氣體生成，發生反應的化學方程式是______________。

(6)綜合上述實驗得出的結論是：在酸性條件下，氧化性強弱是：NO3－>Fe3+>SO42－。請從微粒變化的角度解釋________。

Answer 1

【答案】Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入鹽酸，增大c(H+)，平衡左移，抑制Fe3+水解； Fe3+和SO2生成紅棕色的Fe(SO2)63+反應速率較快：Fe3++6SO2Fe(SO2)63+。而反應2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+反應緩慢，但是反應限度較大，使溶液中c(Fe3+)降低，平衡逆向移動，紅棕色逐漸褪去，最終得到淺綠色溶液； Ba2++ SO42-= BaSO4↓； 3Fe2++4H++ NO3-= 3Fe3++NO↑+2H2O； 2NO+ O2= 2NO2； 實驗II中溶液中檢出Fe2+和SO42-，說明Fe3+氧化SO2生成SO42-，氧化性Fe3+>SO42-；實驗III中溶液變黃色、IV中檢出Fe3+和NO生成，說明酸性條件下NO3-氧化Fe2+，氧化性NO3->Fe3+；所以，在酸性條件下，氧化性強弱是：NO3->Fe3+>SO42-。

【解析】

通過“氧化劑氧化性大于氧化產物的氧化性”原理設計實驗。

（1）溶液中存在水解平衡：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入鹽酸，增大c(H+)，平衡左移，抑制Fe3+水解；

（2）Fe3+和SO2生成紅棕色的Fe(SO2)63+反應速率較快：Fe3++6SO2Fe(SO2)63+。而反應2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+反應緩慢，但是反應限度較大，使溶液中c(Fe3+)降低，平衡逆向移動，紅棕色逐漸褪去，最終得到淺綠色溶液；

（3）加入KSCN溶液后溶液不變色，說明鐵離子完全轉化為亞鐵離子，再加入BaCl2溶液產生白色沉淀，氧化生成硫酸根與鋇離子結合為硫酸鋇，反應離子方程式為：Ba2++SO42-=BaSO4↓；

（4）硝酸具有強氧化性，將溶液中亞鐵離子氧化為鐵離子，淺綠色溶液變為黃色，反應離子方程式為：3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O；

（5）反應生成的NO與氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮為紅棕色，發生反應的方程式是：2NO+O2=2NO2；

（6）驗II中溶液中檢出Fe2+和SO42-，說明Fe3+氧化SO2生成SO42-，氧化性Fe3+>SO42-；實驗III中溶液變黃色、IV中檢出Fe3+和NO生成，說明酸性條件下NO3-氧化Fe2+，氧化性NO3->Fe3+；所以，在酸性條件下，氧化性強弱是：NO3->Fe3+>SO42-。