Question

4．从宏观现象探究微观本质是重要的化学学科素养．以FeCl₃溶液为实验研究对象，探究其与碱性物质之间的复杂多样性．实验如图
：
（1）①中反应的离子方程式是3Mg（OH）₂+2Fe³⁺=2Fe（OH）₃（胶体）+3Mg²⁺．
（2）②中逸出的无色气体是CO₂．
（3）对于③中的实验现象，同学们有诸多猜测，继续进行实验：
Ⅰ．甲取③中的红棕色溶液少许，滴入少量盐酸酸化的BaCl₂溶液，产生白色沉淀． 甲得出结论：FeCl₃与Na₂SO₃发生了氧化还原反应，离子方程式是2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺．
Ⅱ．乙认为甲的实验不严谨，重新设计并进行实验，证实了甲的结论是正确的．其实验方案是取Ⅰ中所得溶液少许进行亚铁离子（或Fe²⁺）离子的检验．
（4）受以上实验的启发，同学们对pH≈8的1mol/LNaF溶液与FeCl₃溶液混合时的现象产生了好奇并进行实验：

实验操作及现象	④向2mL0.2mol/L FeCl3溶液中滴入2mL1mol/LNaF溶液．溶液变无色
	⑤向2mL0.2mol/L FeCl3溶液中滴入2mL蒸馏水，溶液颜色变浅

Ⅰ．⑤的实验目的是排除加水稀释对溶液颜色变化的影响．
Ⅱ．为探究④中溶液变无色的原因，进行如下实验：
资料显示：FeF₃溶液为无色．
用平衡移动原理解释红褐色沉淀产生的原因：无色溶液中存在平衡：Fe³⁺+3F^-?FeF₃，加入NaOH后，Fe³⁺更易与OH^-结合生成难溶的Fe（OH）₃．
（5）根据实验，FeCl₃溶液与碱性物质之间的反应的多样性与碱性物质的pH、离子的性质有关．

Answer 1

分析 （1）①中产生红褐色胶体，说明生成氢氧化铁胶体，据此书写；
（2）由FeCl₃和Na₂CO₃的性质可知逸出的无色气体是CO₂；
（3）Ⅰ三价铁离子具有氧化性，能氧化SO₃^2-，生成硫酸根离子，同时三价铁离子被还原为亚铁离子；
Ⅱ还需要对亚铁离子（或Fe²⁺）的检验；
（4）Ⅰ排除加水稀释对溶液颜色变化的影响；
Ⅱ无色溶液中存在平衡：Fe³⁺+3F^-?FeF₃，加入NaOH后，Fe³⁺更易与OH^-结合生成难溶的Fe（OH）₃；
（5）FeCl₃溶液与碱性物质之间的反应的多样性与碱性物质的pH、阴、阳离子的性质和反应条件有关．

解答 解：（1）①中反应的离子方程式：3Mg（OH）₂+2Fe³⁺=2Fe（OH）₃（胶体）+3Mg²⁺；
故答案为：3Mg（OH）₂+2Fe³⁺=2Fe（OH）₃（胶体）+3Mg²⁺；
（2）FeCl₃溶液和Na₂CO₃溶液反应产生无色气体CO₂和红褐色沉淀氢氧化铁；
故答案为：CO₂；
（3）Ⅰ．三价铁离子能氧化SO₃^2-，生成硫酸根离子，同时三价铁离子被还原为亚铁离子，其反应离子方程式为：2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺；
故答案为：2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺；
Ⅱ．乙认为甲的实验不严谨，重新设计并进行实验，证实了甲的结论是正确的．其实验方案是取Ⅰ中所得溶液少许进行亚铁离子（或Fe²⁺）的检验；
故答案为：亚铁离子（或Fe²⁺）；
（4）Ⅰ．加水稀释对溶液颜色变化有影响；
故答案为：排除加水稀释对溶液颜色变化的影响；
Ⅱ．无色溶液中存在平衡：Fe³⁺+3F^-?FeF₃，加入NaOH后，Fe³⁺更易与OH^-结合生成难溶的Fe（OH）₃；
故答案为：无色溶液中存在平衡：Fe³⁺+3F^-?FeF₃，加入NaOH后，Fe³⁺更易与OH^-结合生成难溶的Fe（OH）₃；
（5）根据实验，FeCl₃溶液与碱性物质之间的反应的多样性与碱性物质的pH、离子的性质有关；
故答案为：碱性物质的pH、离子的性质．

点评 本题考查了探究反应机理的方法，铁的重要化合物性质、电离方程式、离子方程式的书写，题目难度中等，侧重于考查学生的分析问题和解决问题的能量，注意相关基础知识的学习与积累．