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:將Fe³⁺转化为Fe²⁺

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

（2）探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案:

实验方案	现象	结论
步骤1:取4mL____mol/L CuSO4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
取______________	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_________________________________。

实验II:将Fe²⁺转化为Fe³⁺

实验方案	现象
向3mL0.lmol/LFeSO4溶液中加入1mL 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依据实验现象，可推知反应I的速率比反应II_____(填“快”或“慢”)。

②反应I是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明_________________________。

③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+ 0.1 4mL0.2mol/LFeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液 2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+(SCN)2 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++ NO↑+ 2H2O 慢 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，导致干衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移动，最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+，溶液由综色变为黄色

【解析】（1）Fe3+与Cu粉发生反应生成亚铁盐和铜盐，反应的离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；（2）由反应2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，可知图1中得到溶液中Fe2+为0.2mol/L，Cu2+为0.1mol/L，分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入KSCN溶液进行对照实验，故实验方案为：步骤1：取4mL 0.1mol/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液，步骤2：取4mL 0.1mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液，由题目信息ii可知，Cu2+与SCN-反应生成CuSCN沉淀，同时生成（SCN）2，反应离子方程式为：2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+（SCN）2，故答案为：0.1；取4mL 0.1mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液；2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+（SCN）2；（3）亚铁离子具有还原性，酸性条件下硝酸根具有强氧化性，反应生成铁离子、NO与水，反应离子方程为：3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++ NO↑+ 2H2O；（4）①溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率快的反应现象最先表现，反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢；②反应中硝酸过量，若存在平衡，溶液中含有Fe2+，否则没有Fe2+，具体的实验方案是：取反应后的黄色溶液于试管中，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：取反应后的黄色溶液于试管中，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；③Fe2+被硝酸氧化为Fe3+，导致溶液中Fe2+浓度降低，导致平衡Fe2++NO⇌Fe（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。