Question

15．某研究性学习小组为探究 Fe³⁺与 Ag 反应，进行如下实验：
将适量的0.1mol/L  Fe（NO₃）₃溶液加入到新制备的银镜中，发现银镜溶解，同时无其它固体物质析出．
甲同学认为：Fe³⁺具有氧化性，能够溶解单质Ag．
乙同学认为：Fe（NO₃）₃溶液显酸性，该条件下NO₃^-也能氧化单质Ag．
（1）Fe（NO₃）₃溶液显酸性的原因Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺．（请用离子方程式表述）
（2）乙同学设计下述实验以支持其观点，请填写如表内容

实验步骤（不要求写具体操作过程）	预期现象和结论
步骤I：       ①       ． 步骤II：配制与0.1 mol/L  Fe（NO3）3 溶液所含c （H+）、 c （NO3-） 相同的溶液，取适量此溶液放入到新制备的银镜中．	②       ，乙同学的推测 成立；反之，则不成立．

（3）甲同学通过验证产物，证实了Fe³⁺能够氧化单质 Ag，请帮助甲同学写出实验方案取反应后溶液少量于试管中，滴加几滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，若产生蓝色沉淀，则证明有Fe²⁺产生，证实了Fe³⁺能氧化单质银（要求：写出实验操作、现象和结论）．
（4）丙同学进一步研究 Fe³⁺与Ag反应的程度．按如图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应）．

①K闭合时，指针向左偏转，石墨作正极（填“正极”或“负极”）．
②当指针归零后，向左侧U型管中滴加几滴 FeCl₂浓溶液，发现指针向右偏转，写出此时银电极的反应式Ag⁺+eˉ=Ag．
③结合上述实验分析，写出Fe³⁺和Ag反应的离子方程式Fe³⁺+Ag?Ag⁺+Fe²⁺．
④丙同学进一步验证其结论：当指针归零后，向右侧U型管中滴加数滴饱和NaCl溶液，可观察到的现象是指针向左偏转．

Answer 1

分析 （1）Fe（NO₃）₃为强酸弱碱盐，铁离子水解能使溶液呈酸性；
（2）先测得Fe（NO₃）₃溶液的pH值，然后才能配制与0.1 mol/L  Fe（NO₃）₃ 溶液所含c （H⁺）、c （NO₃^-） 相同的溶液，该条件下NO₃^-也能氧化单质Ag，可以看银在其中是否溶解加以证明；
（3）Fe³⁺如果氧化Ag，则会被银还原成亚铁离子，通过检验亚铁离子的存在可以证明Fe³⁺能够氧化单质 Ag；
（4）在Fe³⁺与Ag反应构成的原电池中，银发生氧化反应作负极，则石墨作正极，当指针归零后，向左侧U型管中滴加几滴 FeCl₂浓溶液，指针向右偏转，则左侧电极为负极，银电极为正极，发生还原反应，Fe³⁺和Ag反应生成银离子和亚铁离子，当指针归零后，向右侧U型管中滴加数滴饱和NaCl溶液，生成氯化银沉淀，溶液中银离子浓度下降，银单质可继续被氧化，银作负极，据此答题；

解答 解：（1）Fe（NO₃）₃为强酸弱碱盐，铁离子水解能使溶液呈酸性，反应的离子方程式为Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，
故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；
（2）先测得Fe（NO₃）₃溶液的pH值，然后才能配制与0.1 mol/L  Fe（NO₃）₃ 溶液所含c （H⁺）、c （NO₃^-） 相同的溶液，将银放入所含c （H⁺）、c （NO₃^-） 相同的溶液中，若银镜溶解，则说明该条件下NO₃^-也能氧化单质Ag，
故答案为：①测定0.1 mol/L Fe（NO₃）₃溶液的pH；②银镜溶解；
（3）Fe³⁺如果氧化Ag，则会被银还原成亚铁离子，通过检验亚铁离子的存在可以证明Fe³⁺能够氧化单质 Ag，具体操作为取反应后溶液少量于试管中，滴加几滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，若产生蓝色沉淀，则证明有Fe²⁺产生，证实了Fe³⁺能氧化单质银，
故答案为：取反应后溶液少量于试管中，滴加几滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，若产生蓝色沉淀，则证明有Fe²⁺产生，证实了Fe³⁺能氧化单质银；
（4）在Fe³⁺与Ag反应构成的原电池中，银发生氧化反应作负极，则石墨作正极，当指针归零后，向左侧U型管中滴加几滴 FeCl₂浓溶液，指针向右偏转，则左侧电极为负极，银电极为正极，发生还原反应，Fe³⁺和Ag反应生成银离子和亚铁离子，当指针归零后，向右侧U型管中滴加数滴饱和NaCl溶液，生成氯化银沉淀，溶液中银离子浓度下降，银单质可继续被氧化，银作负极，可观察到指针向左偏转，
①根据上面的分析可知，K闭合时，指针向左偏转，石墨作正极，
故答案为：正极；
②当指针归零后，向左侧U型管中滴加几滴 FeCl₂浓溶液，发现指针向右偏转，银电极为正极，发生还原反应，银电极的反应式为Ag⁺+eˉ=Ag，
故答案为：Ag⁺+eˉ=Ag；
③Fe³⁺和Ag反应的离子方程式为Fe³⁺+Ag?Ag⁺+Fe²⁺，
故答案为：Fe³⁺+Ag?Ag⁺+Fe²⁺；
④向右侧U型管中滴加数滴饱和NaCl溶液，生成氯化银沉淀，溶液中银离子浓度下降，银单质可继续被氧化，银作负极，可观察到指针向左偏转，
故答案为：指针向左偏转．

点评 本题考查盐类的水解、反应原理的探究、原电池原理的分析等知识，侧重考查学生分析能力、推理能力等，是对学生综合能力的考查，题目难度中等．