Question

某实验小组同学设计实验，完成Cu和 Fe₂(SO₄)₃溶液的反应，用 KSCN 溶液检验是否还存在 Fe³⁺。

实验 I：

已知： i． Cu²⁺ CuSCN↓（白色） + (SCN)₂（黄色）

ii． (SCN)₂的性质与卤素单质相似

iii． CuSCN溶于稀硝酸，发生反应 CuSCN+HNO₃==CuSO₄+N₂+CO₂+H₂O(未配平)

（1） 依据现象i可预测该反应的离子方程式为__________________________。

（2） 该小组同学查阅资料认为现象ii中的白色沉淀可能为CuSCN，设计实验进行验证。

实验II： 取少量实验I中的白色沉淀于试管中_______________________,证明该白色沉淀为CuSCN。（补充所加试剂及实验现象）

（3）该小组同学继续探究白色沉淀的成因，进行如下实验，

实验III：

在实验III中：

①写出现象i中生成白色沉淀的离子方程式____________。

②试剂A为___________。

③根据现象iii结合化学用语及必要的文字解释Fe²⁺能加快沉淀生成的原因______。

（4）有的同学认为实验III不能充分证明其结论，并补充实验IV如下：

取2mL0.1 mol/L Fe₂(SO₄)₃滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液后，溶液变红，然后滴加2mL0.1mol/LCuSO₄混合溶液于试管中， _____________________（现象）说明白色沉淀不是由Fe³⁺与SCN^- 生成，且Fe³⁺不能加快CuSCN的生成。

（5）改变实验I铜的用量，设计实验V

该小组同学认为实验V中现象ii红色褪去与平衡移动有关，解释为____________。

Answer

Cu +2 Fe3+ === Cu2+ + 2Fe2+ 加入少量稀硝酸后，白色沉淀溶解，溶液变蓝，有气泡生成 Cu2+ +4 SCN- === CuSCN + 2（SCN）2 2mL 0.2mol/L FeSO4 生成的（SCN）2氧化Fe2+发生反应（SCN）2+2Fe2+=2 Fe3++2SCN- ，SCN-离子浓度增加，生成沉淀的反应速率加快 短时间内无明显变化，溶液颜色仍为红色 溶液发生反应Fe3+ + SCN- Fe(SCN)3，当振荡试管时，溶液中铜离子与硫氰根反应生成白色沉淀CuSCN，降低了硫氰根离子的浓度，上述平衡逆移，溶液褪色

【解析】试题分析：根据实验现象和题中信息可知，向硫酸铁溶液中加入足量的铜粉后，充分振荡，溶液变为蓝绿色，说明铜可以被硫酸铁溶液溶解，生成硫酸铜和硫酸亚铁；取少量上面实验所得的清液，向其中加入少量的硫氰化钾溶液，立即出现白色沉淀，溶液局部变化红色，振荡后红色迅速褪去，说明SCN-可以与Cu2+反应，依据题中信息可知，Cu2+可以把SCN-氧化为黄色的(SCN)2。同时生成白色的CuSCN沉淀。

（1）依据现象i可预测该反应的离子方程式为Cu +2 Fe3+ === Cu2+ + 2Fe2+ 。

（2）由题中信息可知，CuSCN可溶于稀硝酸，生成CuSO4、N2和CO2等，因此，可以据此设计实验进行验证现象ii中的白色沉淀可能为CuSCN。实验方案如下：取少量实验I中的白色沉淀于试管中，加入少量稀硝酸后，白色沉淀溶解，溶液变蓝，有气泡生成,证明该白色沉淀为CuSCN。

（3）在实验III中探究白色沉淀的成因，根据控制变量法，试剂A为2mL 0.2mol/L FeSO4溶液，综合分析本组实验现象可知，该白色沉淀的成分与硫酸亚铁无关，但是硫酸亚铁中的亚铁离子对生成白色沉淀的反应有催化作用，故白色沉淀与铜元素和硫氰化钾有关，只能是CuSCN。

①现象i中生成白色沉淀的离子方程式Cu2+ +4 SCN- === CuSCN + 2（SCN）2 。

②试剂A为2mL 0.2mol/L FeSO4 。

③由题中信息可知，(SCN)2的性质与卤素单质相似，可以把Fe2+氧化为Fe3+，本身被还原为SCN-。根据现象iii可知，Fe2+能加快沉淀生成的原因是：生成的(SCN)2可以被Fe2+还原为SCN-离子，该反应的离子方程式为（SCN）2+2Fe2+=2 Fe3++2SCN- ，SCN-离子浓度增加，生成沉淀的反应速率加快。

（4）有的同学认为实验III不能充分证明其结论，因为没有排除Fe3+对生成CuSCN的影响，故设计实验IV如下：取2mL0.1 mol/L Fe2(SO4)3滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液后，溶液变红，然后滴加2mL0.1mol/LCuSO4混合溶液于试管中，短时间内无明显变化，溶液颜色仍为红色 ，说明白色沉淀不是由Fe3+与SCN- 生成，且Fe3+不能加快CuSCN的生成。

（5）该小组同学认为实验V中现象ii红色褪去与平衡移动有关，因为溶液中发生反应Fe3+ + SCN- Fe(SCN)3，当振荡试管时，溶液中铜离子与硫氰根反应生成白色沉淀CuSCN，降低了硫氰根离子的浓度，上述平衡逆移，溶液褪色。