(1)怎样配制FeCl3溶液?
________________________________________________________。 (2)甲同学探究实验I的电极产物。
① 取少量Na2SO3溶液电极附近的混合液,加入_________________________________,产生白色沉淀,证明产生了SO42-。
② 该同学又设计实验探究另一电极的产物,其实验方案为_______________________________。 (3)实验I中负极的电极反应式为
______________________________________________________。
乙同学进一步探究FeCl3溶液与NaHSO3溶液能否发生反应,设计、完成实验并记录如下: 装置 编号 反应时间 0~1 min 实验现象 产生红色沉淀,有刺激性气味气体逸出 沉淀迅速溶解形成红色溶液,随后溶液逐渐变为橙色,之后几乎无色 III 1~30 min 30 min后 与空气接触部分的上层溶液又变为浅红色,随后逐渐变为浅橙色 (4)乙同学认为刺激性气味气体的产生原因有两种可能,用离子方程式表示②的可能原因。
垐?① Fe3++3HSO3-噲? Fe(OH)3 +3SO2;
②_____________________________________________。
(5)查阅资料:溶液中Fe3+、SO32-、OH-三种微粒会形成红色配合物并存在如下转化:
O22-垐? HOFeSO2噲?Fe2++SO4?HOFeOSO2??+4+5从反应速率和化学平衡两个角度解释1~30 min的实验现象:______________________________。 (实验反思)
(6)分别对比I和II、II和III,FeCl3能否与Na2SO3或NaHSO3发生氧化还原反应和______________________有关(写出两条)。
【答案】将FeCl3溶于浓盐酸,再稀释至指定浓度 足量盐酸和BaCl2溶液 取少量FeCl3溶液电极附近的混合液,加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀,证明产生了Fe2+ 3SO32--2e-+H2O=SO42-+2HSO3- H++HSO3-=H2O+SO2↑ 生成红色配合物的反应速率快,红色配合物生成橙色配合物的速率较慢;在O2的作用下,橙色的HOFeOSO2浓度下降,平衡
不断正向移动,最终溶液几乎无色 溶液pH不同、
Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-浓度不同(或Na2SO3与NaHSO3不同,或Na2SO3与NaHSO3的阴离子不同)、反应物是否接触形成红色配合物(任写两条) 【解析】 【分析】
甲同学实验:利用铁离子能够将SO32-氧化设计原电池,则原电池中氯化铁溶液为正极得电子发生还原反应,试剂X为负极,失电子发生氧化反应;实验中X为Na2SO3溶液时电流计指针发生偏转,说明铁离子将SO32-氧化;实验中X为NaHSO3溶液时电流计指针未发生偏转,说明二者可能不反应;
乙同学进一步探究FeCl3溶液与NaHSO3溶液能否发生反应:0~1 min产生红色沉淀,有刺激性气味气体逸出,红色沉淀应为Fe(OH)3,气体应为二氧化硫,说明二者发生双水解;1~30 min沉淀迅速溶解形成红色溶液,随后溶液逐渐变为橙色,之后几乎无色,结合查阅的资料可知生成了HOFeOSO2,该物质存在平衡HOFeOSO2?HOFeOSO2,在氧气的作用下不断正向进行,最终溶液几乎无色;30min后反应现象是空气接触部分的上层溶液又变为浅红色,随后逐渐变为浅橙色,反应后的亚铁离子被空气中氧气氧化为铁离子,过量的HSO3-电离提供SO32-,溶液中Fe3+、SO32-、OH-三种微粒会继续反应形成红色配合物。 【详解】
(1)实验室配制FeCl3溶液时,为了防止铁离子水解,先将FeCl3固体溶解在较浓的盐酸中然后加水稀释;
(2)①若有硫酸根生成,则加入盐酸酸化的氯化钡溶液会有白色沉淀生成;
②氯化铁溶液为原电池正极,发生还原反应,Fe3+被还原成Fe2+,铁氰化钾溶液可以与亚铁离子反应生成蓝色沉淀,所以方案为取少量FeCl3溶液电极附近的混合液,加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀,证明产生了Fe2+;
(3)实验I中试剂X为原电池负极,SO32-被氧化生成硫酸根,电极方程式为3SO32—2e-+H2O=SO42-+2HSO3-;
(4)pH=1的氯化铁溶液中有大量的氢离子,亚硫酸氢根离子结合氢离子生成二氧化硫气体,反应的离子方程式:H++HSO3-=H2O+SO2↑;
(5)FeCl3溶液与NaHSO3溶液混合反应,在1~30 min出现现象为:沉淀迅速溶解形成红色溶液,随后溶液逐渐变为橙色,之后几乎无色,根据资料:溶液中Fe3+、SO32-、OH-三种微
2粒会形成红色配合物并存在转化:HOFeOSO2?HOFeOSO2?????Fe2++SO42-,可知原因
O是:生成红色配合物的反应速率快,红色配合物生成橙色配合物的速率较慢;在氧气的作用下橙色的HOFeOSO2浓度下降平衡HOFeOSO2?HOFeOSO2,不断正向进行,最终溶液几乎无色。
(6)分别对比Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ,FeCl3能否与Na2SO3或NaHSO3发生氧化还原反应和溶液pH不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-浓度不同(或Na2SO3与NaHSO3不同,或Na2SO3与NaHSO3的阴离子不同)、反应物是否接触形成红色配合物有关。 【点睛】
第3题写电极反应方程式时要注意pH=9的溶液是由于SO32-水解,OH-来自于水的电离,电极方程式不能写成SO32--2e-+2OH-===SO42-+H2O。
8.草酸是一种二元弱酸,可用作还原剂、沉淀剂等。某校课外小组的同学设计利用C2H2气体制取H2C2O4?2H2O。回答下列问题:
(1)甲组的同学以电石(主要成分CaC2,少量CaS及Ca3P2杂质等)为原料,并用图1装置制取C2H2。
①装置A中用饱和食盐水代替水的目的是__。
②装置B中,NaClO将H2S、PH3 氧化为硫酸及磷酸,本身被还原为NaCl,其中PH3被氧化的离子方程式为__。
(2)乙组的同学根据文献资料,用Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸氧化C2H2制取H2C2O4?2H2O.制备装置如图2所示:
①装置D中多孔球泡的作用是__。 ②装置D中生成H2C2O4的化学方程式为__。
③从装置D中得到产品,还需经过__(填操作名称)、过滤、洗涤及干燥。
(3)丙组设计了测定乙组产品中H2C2O4?2H2O的质量分数实验。他们的实验步骤如下:准确称取mg产品于锥形瓶中,加入适量的蒸馏水溶解,再加入少量稀硫酸,然后用cmol?L-1酸性KMnO4标准溶液进行滴定至终点,共消耗标准溶液VmL。 ①滴定终点的现象是__。
②产品中H2C2O4?2H2O的质量分数为___(列出含m、c、V的表达式)。
【答案】减慢反应速率,获得平缓气流 PH3+4ClO-=H3PO4+4Cl- 增大气体和溶液的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行 C2H2+8HNO3
H2C2O4+8NO2+4H2O 蒸发浓缩、
冷却结晶 当加入最后一滴标准液,溶液呈浅红色且30 s内不恢复原来的颜色 【解析】 【分析】
(1)①碳化钙和水反应十分剧烈,可用饱和食盐水可减缓反应速率; ②装置B用NaClO将PH3氧化为磷酸,同时生成氯化钠;
(2)D中,Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸氧化乙炔制取H2C2O4?2H2O,发生反应为:C2H2+8HNO3
31.5cV% mH2C2O4+8NO2+4H2O,多孔球泡增大乙炔气体与硝酸的接触面,充分反
应,E装置防止倒吸,F装置吸收生成的二氧化氮气体,将反应后的D浓缩结晶、过滤、洗涤、干燥得产品,据此分析解答;
①装置D多孔球泡可增大乙炔气体与硝酸的接触面,加快反应速率,充分反应; ②根据装置图,D中,Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸氧化乙炔反应生成H2C2O4和二氧化氮,反应方程式为:C2H2+8HNO3
H2C2O4+8NO2+4H2O;
③将反应后的D溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得产品; (3)①滴定终点时,继续滴加高锰酸钾溶液,紫色不褪去;
②根据2MnO4-~5H2C2O4,由高锰酸钾的消耗可得H2C2O4的量,据此计算H2C2O4?2H2O的质量分数。 【详解】
(1)①电石与水反应非常剧烈,为了减慢反应速率,平缓地产生乙炔可用饱和食盐水代替水反应;
②NaClO将PH3氧化为磷酸,钙反应的离子方程式为:PH3 +4ClO-=H3PO4+4Cl-; (2)①装置D多孔球泡可增大乙炔气体与硝酸的接触面,加快反应速率,充分反应; ②根据装置图,D中,Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸氧化乙炔反应生成H2C2O4和二氧化氮,反应方程式为:C2H2+8HNO3
H2C2O4+8NO2+4H2O;
③将反应后的D溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得产品;
(3)①滴定过程中,反应结束前溶液为无色,滴定结束时溶液变为浅红色,则滴定终点现象为:当溶液呈浅红色且30 s内不恢复原来的颜色;
②准确称取m g产品于锥形瓶中,加入适量的蒸馏水溶解,再加入少量稀硫酸,然后用c mol?L-1酸性KMnO4标准溶液进行滴定至终点,共消耗标准溶液V mL,设产品中H2C2O4?2H2O的质量分数为α,根据2MnO4-~~5H2C2O4?2H2O产品中H2C2O4?2H2O的质量
31.5cV5?126?c?V?10?3=%。 分数为α= ?100%m2m【点睛】

