Question

【题目】某小组同学设计如下实验，研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。

【实验Ⅰ】试剂：酸化的0.5 mol·L－1FeSO4溶液（pH = 0.2），5% H2O2溶液（pH = 5）

操作	现象
取2mL上述FeSO4溶液于试管中，加入5滴5% H2O2溶液	溶液立即变为棕黄色，稍后，产生气泡。测得反应后溶液pH=0.9
向反应后的溶液中加入KSCN溶液	溶液变红

（1）H2O2的电子式是_______，上述实验中H2O2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式是________。

（2）产生气泡的原因是____________________。

【实验Ⅱ】 试剂：未酸化的0.5 mol·L－1FeSO4溶液（pH = 3），5% H2O2溶液（pH = 5）

操作	现象
取2 mL5% H2O2溶液于试管中，加入5滴上述FeSO4溶液	溶液立即变为棕黄色，产生大量气泡，并放热，反应混合物颜色加深且有浑浊。测得反应后溶液pH=1.4

（3）将上述混合物分离，得到棕黄色沉淀和红褐色胶体。取部分棕黄色沉淀洗净，加4mol·L－1盐酸，沉淀溶解得到黄色溶液。初步判断该沉淀中含有Fe2O3，经检验还含有SO42－。检验棕黄色沉淀中SO42－的方法是________。

（4）对于生成红褐色胶体的原因，提出两种假设：

i．H2O2溶液氧化Fe2+消耗H+

ii．Fe2+ 氧化的产物发生了水解

① 根据实验II记录否定假设i，理由是________。

② 实验验证假设ii：取Fe2(SO4)3溶液加热，溶液变为红褐色，pH下降，证明假设ii成立。

（5）将FeSO4溶液加入H2O2溶液后，产生红褐色胶体，反应的离子方程式是________。

【实验Ⅲ】

若用FeCl2溶液替代FeSO4溶液，其余操作与实验II相同，除了产生与II相同的现象外，还生成刺激性气味气体，该气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红但不褪色。

（6）产生刺激性气味气体的原因是________。

（7）由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亚铁盐与H2O2反应的现象与________（至少写两点）有关。

Answer 1

【答案】 2Fe2+ + H2O2 + 2H+ ==2Fe3+ + 2H2O Fe3＋作催化剂，使H2O2分解成H2O和O2，2H2O2=2H2O＋O2↑ 取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明棕黄色沉淀中含有SO42－ 反应后溶液的pH降低 2Fe2++H2O2+4H2O== 2Fe(OH)3（胶体）+4H+ H2O2分解反应放热，促进Fe3+的水解平衡正向移动，产生的HCl受热挥发 pH、阴离子种类、温度、反应物用量

【解析】本题考查实验方案设计与评价，（1）过氧化氢的结构式为H－O－O－H，其电子式为：；根据现象，溶液变为棕黄色，说明Fe2＋变为Fe3＋，利用过氧化氢的氧化性，离子方程式为：2Fe2＋ + H2O2 + 2H＋ =2Fe3＋ + 2H2O；（2）气泡是氧气，Fe3＋作催化剂，使H2O2分解成H2O和O2，2H2O2=2H2O＋O2↑；（3）SO42－的检验，具体操作是：取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明棕黄色沉淀中含有SO42－ ；（4）①反应前FeSO4溶液的pH=3，反应后溶液的pH=1.4，pH降低，说明产生H＋，故假设i不正确；（5）根据信息，得到红褐色胶体，此胶体为Fe(OH)3胶体，其离子反应方程式为2Fe2＋+H2O2+4H2O=2Fe(OH)3（胶体）+4H＋； （6）如果用FeCl2代替FeSO4溶液，实验现象与II现象相同， FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl， 此反应是吸热反应，根据实验现象，H2O2的分解反应是放热反应，促使平衡向正反应方向进行，逸出HCl气体；（7）根据上述实验对比，反应现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量有关。