Question

某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。

实验Ⅰ：将Fe³⁺转化为Fe²⁺

(1)Fe³⁺与Cu粉发生反应的离子方程式为_________________________________。

(2)某学生用对比实验法探究白色沉淀产生的原因，请填写实验万案：

实验方案	现象	结论
步骤1：取4mL①__________ mol/LCuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液	产生白色沉淀	CuSO4溶液与KSCN溶液反应产生了白色沉淀
步骤2：取4mL②__________mol/LFeSO4 溶液向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液	无明显现象

查阅资料：

已知①SCN^-的化学性质与I^-相似  ②2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂

Cu²⁺与SCN^-反应的离子方程式为③___________________________________。

实验Ⅱ：将Fe²⁺转化为Fe³⁺

实验方案	现象
向3mL0.1mol/LFeSO4溶液中加入 3mL0.5mol/L稀硝酸	溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色

探究上述现象出现的原因：

查阅资料：Fe²⁺+NOFe(NO)²⁺(棕色)

(3)用离子方程式解释NO产生的原因___________________________________。

(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析：

反应Ⅰ：Fe²⁺与HNO₃反应；反应Ⅱ：Fe²⁺与NO反应

①反应Ⅰ是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明_____________________________。

②请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因_____________________________。

Answer

2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ ①0.1 0.2 Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+(SCN)2 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O 取少量反应Ⅰ的溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应Ⅰ是一个不可逆反应 Fe2+被硝酸氧化为Fe3+，溶液中Fe2+浓度降低，导致平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移动，最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+，溶液由棕色变为黄色

【解析】(1). Cu与Fe3+反应生成Fe2+和Cu2+，离子方程式为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，故答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；

(2). 由反应2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+可知，图1得到的溶液中Fe2+为0.2mol/L、Cu2+为0.1mol/L，取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，分别滴入KSCN溶液进行对照实验，故实验方案为：步骤1、取4mL0.1mol/LCuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液；步骤2、取4mL0.2mol/LFeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液。由已知信息①、②可知，Cu2+与SCN−反应生成CuSCN沉淀，同时生成(SCN)2，该反应的离子方程式为：2Cu2++4SCN－=2CuSCN↓+(SCN)2，故答案为：0.1；0.2；2Cu2++4SCN－=2CuSCN↓+(SCN)2；

(3). 亚铁离子具有还原性，酸性条件下硝酸根离子具有强氧化性，反应生成铁离子、NO和水，反应的离子方程为：3Fe2++4H++NO3－=3Fe3++NO↑+2H2O，故答案为：3Fe2++4H++NO3－=3Fe3++NO↑+2H2O；

(4). ①. 硫酸亚铁和稀硝酸反应时硝酸过量，若反应I存在平衡，溶液中应含有Fe2+，否则没有Fe2+，具体的实验方案是：取少量反应I的溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应I是不可逆反应，故答案为：取少量反应Ⅰ的溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应Ⅰ是一个不可逆反应；

②. Fe2+被硝酸氧化为Fe3+，导致溶液中Fe2+浓度降低，使平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移动，最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+，溶液由棕色变为黄色，故答案为：Fe2+被硝酸氧化为Fe3+，溶液中Fe2+浓度降低，导致平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移动，最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+，溶液由棕色变为黄色。