某實驗小組對FeCl3分別與Na2SO3、NaHSO3的反應(yīng)進行探究。
【甲同學(xué)的實驗】
裝置 |
編號 |
試劑X |
實驗現(xiàn)象 |
|
Ⅰ |
Na2SO3溶液(pH≈9) |
閉合開關(guān)后靈敏電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) |
Ⅱ |
NaHSO3溶液(pH≈5) |
閉合開關(guān)后靈敏電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn) |
(1)配制FeCl
3溶液時,先將FeCl
3溶于濃鹽酸,再稀釋至指定濃度。結(jié)合化學(xué)用語說明濃鹽酸的作用:
Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+,鹽酸抑制氯化鐵水解
Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+,鹽酸抑制氯化鐵水解
。
(2)甲同學(xué)探究實驗Ⅰ的電極產(chǎn)物。
①取少量Na
2SO
3溶液電極附近的混合液,加入
足量鹽酸和氯化鋇溶液
足量鹽酸和氯化鋇溶液
,產(chǎn)生白色沉淀,證明產(chǎn)生了SO
42-。
②該同學(xué)又設(shè)計實驗探究另一電極的產(chǎn)物,其實驗方案為
取少量FeCl3溶液電極附近的混合液,加入鐵氰化鉀溶液產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,證明產(chǎn)生了Fe2+
取少量FeCl3溶液電極附近的混合液,加入鐵氰化鉀溶液產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,證明產(chǎn)生了Fe2+
。
(3)實驗I中負(fù)極的電極反應(yīng)式為
3SO32--2e-+H2O=SO42-+2HSO3-或SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+
3SO32--2e-+H2O=SO42-+2HSO3-或SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+
。
【乙同學(xué)的實驗】
乙同學(xué)進一步探究FeCl
3溶液與NaHSO
3溶液能否發(fā)生反應(yīng),設(shè)計、完成實驗并記錄如下:
裝置 |
編號 |
反應(yīng)時間 |
實驗現(xiàn)象 |
|
III |
0~1 min |
產(chǎn)生紅色沉淀,有刺激性氣味氣體逸出 |
1~30 min |
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 |
30 min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)乙同學(xué)認(rèn)為刺激性氣味氣體的產(chǎn)生原因有兩種可能,用離子方程式表示②的可能原因。
①Fe
3++3HSO
3-?Fe(OH)
3+3SO
2;②
H++HSO3-=H2O+SO2↑
H++HSO3-=H2O+SO2↑
。
(5)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:
從反應(yīng)速率和化學(xué)平衡兩個角度解釋1~30 min的實驗現(xiàn)象:
生成紅色配合物的反應(yīng)速率快,紅色配合物生成橙色配合物的速率較慢;在氧氣的作用下橙色的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(yīng)速率快,紅色配合物生成橙色配合物的速率較慢;在氧氣的作用下橙色的HOFeOSO2濃度下降平衡HOFeOSO2?HOFeOSO2,不斷正向進行,最終溶液幾乎無色
。
(6)解釋30 min后上層溶液又變?yōu)闇\紅色的可能原因:
反應(yīng)后的亞鐵離子被空氣中氧氣氧化為鐵離子,過量的HSO3-電離提供SO32-,溶液中Fe3+、SO32-、OH-三種微粒會繼續(xù)反應(yīng)形成紅色配合物
反應(yīng)后的亞鐵離子被空氣中氧氣氧化為鐵離子,過量的HSO3-電離提供SO32-,溶液中Fe3+、SO32-、OH-三種微粒會繼續(xù)反應(yīng)形成紅色配合物
。
【實驗反思】
(7)分別對比Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ,F(xiàn)eCl
3能否與Na
2SO
3或NaHSO
3發(fā)生氧化還原反應(yīng)和有關(guān)(寫出兩條)
溶液pH不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-濃度不同(或Na2SO3與NaHSO3不同,或Na2SO3與NaHSO3的陰離子不同)、反應(yīng)物是否接觸形成紅色配合物
溶液pH不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-濃度不同(或Na2SO3與NaHSO3不同,或Na2SO3與NaHSO3的陰離子不同)、反應(yīng)物是否接觸形成紅色配合物
。