某興趣小組為研究鐵釘與CuSO4溶液的反應及反應過程中pH的變化,用已去除氧化膜的鐵釘、0.25mol?L-1 CuSO4溶液(pH為4.6)等試劑進行如下實驗。
【實驗Ⅰ】
實驗Ⅱ
(1)實驗Ⅰ中,能證明“Fe與CuSO4發(fā)生了置換反應”的實驗現(xiàn)象是
鐵釘表面析出紅色固體、溶液藍色變淺
鐵釘表面析出紅色固體、溶液藍色變淺
。
(2)小組同學推測可能有Fe(OH)3膠體生成,依據(jù)的實驗是 Ⅱ-1
Ⅱ-1
(填實驗序號)。
(3)實驗Ⅱ-2中,使溶液變紅的反應的離子方程式為 Fe3++3SCN-?Fe(SCN)3
Fe3++3SCN-?Fe(SCN)3
。
(4)實驗Ⅱ-3可證明紅色固體的主要成分是Cu,其實驗操作及現(xiàn)象是 向紅色固體中加入足量稀硝酸,紅色固體溶解,溶液變藍色
向紅色固體中加入足量稀硝酸,紅色固體溶解,溶液變藍色
。
為進一步探究實驗Ⅰ產(chǎn)生氣體逐漸變快和pH變化的原因,小組同學補做如下實驗。
序號 |
實驗 |
現(xiàn)象 |
Ⅲ |
用稀硫酸將0.25mol?L-1 Na2SO4溶液調(diào)至pH=3.8,向其中加入鐵釘 |
鐵釘表面有少量氣泡緩慢產(chǎn)生 |
Ⅳ |
將0.25mol?L-1新制FeSO4溶液暴露在空氣中,用pH傳感器監(jiān)測 |
初始pH為4.5,后持續(xù)緩慢下降,逐漸出現(xiàn)棕黃色渾濁;3小時后攪拌,pH基本保持不變 |
(5)對比實驗Ⅰ和Ⅲ,可以推測Ⅰ中產(chǎn)生氣體逐漸變快的原因是
鐵釘表面析出銅后,形成鐵銅原電池加快了反應的進行
鐵釘表面析出銅后,形成鐵銅原電池加快了反應的進行
。
(6)實驗Ⅳ的目的是
abc
abc
(填字母)。
a.探究實驗Ⅰ中2小時內(nèi)pH下降是否與Fe
2+水解有關
b.探究實驗Ⅰ中2小時內(nèi)pH下降是否與生成Fe(OH)
3有關
c.探究攪拌是否會使O
2與溶液中的物質(zhì)充分接觸、反應而導致pH上升
(7)由實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ可推測:實驗Ⅰ中,攪拌后pH快速上升,主要是因為
攪拌使得銅和鐵離子生成亞鐵離子和銅離子:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,鐵離子濃度減小,使得鐵離子的水解平衡逆向移動,氫離子濃度減小,導致攪拌后pH快速上升
攪拌使得銅和鐵離子生成亞鐵離子和銅離子:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,鐵離子濃度減小,使得鐵離子的水解平衡逆向移動,氫離子濃度減小,導致攪拌后pH快速上升
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