Question

【题目】某小组在验证反应“Fe + 2Ag+=Fe2+ + 2Ag”的实验中检测到Fe3+，发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。

(1)检验产物：

①取少量黑色固体，洗涤后，____________________________________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。

②取上层清液，滴加__________溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有_____________。

(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3+，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+，乙依据的原理是________________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：

①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，白色沉淀：___________（化学式），且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：

序号	取样时间/min	现象
i	3	产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ii	30	产生白色沉淀较3min时量少；溶液红色较3min时加深
iii	120	产生白色沉淀较30min时量少；溶液红色较30min时变浅

② 对Fe3+产生的原因作出如下假设：

假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+;

假设b：空气中存在O2，由于________________________(用离子方程式表示)，可产生Fe3+; 假设c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可产生Fe3+_________________(用离子方程式表示)

假设d：根据加入KSCN溶液后产生白色现象，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。请写出产生Fe3+的离子方程式：______________________________。

③ 下列实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。

实验：向硝酸酸化的__________溶液溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。

(3)根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因：______________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】加入足量稀盐酸（或稀硫酸），固体未完全溶解铁氰化钾（或K3[Fe(CN)3] ） Fe2+Fe+2Fe3+=3Fe2+ AgSCN4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O3Fe2+ + NO3- + 4H+ =3Fe3+ +NO↑+ 2H2OAg++Fe2+=Ag+Fe3+NaNO3溶液中存在反应：①Fe+2Ag+=Fe2++2Ag，②Ag++Fe2+=Ag+Fe3+，③Fe+2Fe3+=3Fe2+。反应开始时，c(Ag+)大，以反应①②为主，c(Fe3+)增大。约30分钟后，c(Ag+)小，以反应③为主，c(Fe3+)减小。

【解析】

（1）银和盐酸、稀硫酸等不反应，可用K3[Fe（CN）3]检验亚铁离子，生成蓝色沉淀；

（2）过量的铁与硝酸反应生成亚铁离子，亚铁离子可被空气中氧气氧化，可被酸化的硝酸根离子氧化，银离子如氧化亚铁离子，则发生Ag＋+Fe2＋=Ag+Fe3＋；

（3）取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，可证明溶液中有Fe3＋，生成白色沉淀为AgSCN，随着放置时间的增加，平衡Ag＋+SCN－AgSCN逆向移动，Fe3＋浓度减小，溶液红色变浅，主要发生Fe+2Fe3＋=3Fe2＋。

（1）①黑色固体中含有过量铁，如果同时含有银，则可以加入HCl或H2SO4溶解Fe，而银不能溶解；

②K3[Fe（CN）3]是检验Fe2＋的试剂，所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2＋；

（2）过量铁粉与Fe3＋反应生成Fe2＋，即Fe+2Fe3＋=3Fe2＋；

①Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN；

②O2氧化Fe2＋反应为4Fe2＋+O2+4H＋=4Fe3＋+2H2O，白色沉淀是AgSCN，所以实验可以说明含有Ag＋，Ag＋可能氧化Fe2＋生成Fe3＋；

酸性溶液中NO3－具有氧化性，可产生Fe3＋，3Fe2+ + NO3- + 4H+ =3Fe3+ +NO↑+ 2H2O；

银离子氧化亚铁离子，则发生Ag＋+Fe2＋=Ag+Fe3＋；

③证明假设abc错误，就是排除Ag＋时实验比较，相当于没有Ag＋存在的空白实验，考虑其他条件不要变化，可以选用0.05 mol·L-1NaNO3；

（3）溶液中存在反应：①Fe+2Ag+=Fe2++2Ag，②Ag++Fe2+=Ag+Fe3+，③Fe+2Fe3+=3Fe2+。反应开始时，c(Ag+)大，以反应①②为主，c(Fe3+)增大。随反应进行平衡Ag＋+SCN－AgSCN逆向移动，约30分钟后，c(Ag+)小，以反应③为主，c(Fe3+)减小。