Question

Ⅰ、某化学研究性学习小组讨论Fe³⁺和SO₃^2-之间发生怎样的反应，提出了两种可能：一是发生氧化还原反应；二是发生双水解反应：2Fe³⁺+3SO₃^2-+6H₂O=2Fe（OH）₃（胶体）+3H₂SO₃．为了证明是哪一种反应发生，同学们设计并实施了下列实验，请填写下列空白：
（1）写出发生氧化还原反应的离子方程式

 

；
（2）实验Ⅰ，学生选择的实验用品：Na₂SO₃浓溶液、BaCl₂稀溶液、稀盐酸；试管若干、胶头滴管若干．从选择的药品分析，设计这个实验的目的是

 

．
（3）实验Ⅱ，取5mLFeCl₃浓溶液于试管中，逐滴加入Na₂SO₃浓溶液，观察到溶液颜色由黄色变为红棕色，无气泡产生，无沉淀生成，继续加入Na₂SO₃浓溶液至过量，溶液颜色加深，最终变为红褐色．这种红褐色液体是

 

．向红褐色液体中逐滴加入稀盐酸至过量．将溶液分成两等份，其中一份加入KSCN溶液，溶液变成血红色，反应的离子方程式为

 

．另一份加入BaCl₂稀溶液，有少量白色沉淀生成．
（4）实验Ⅲ，换用稀释的FeCl₃和Na₂SO₃溶液重复实验Ⅱ、Ⅲ，产生的现象完全相同．由上述实验得出的结论是

 

．若在FeCl₃浓溶液中加入Na₂CO₃浓溶液，观察到红褐色沉淀并且产生无色气体，该反应的化学方程式是

 

．
从形式上看，Na₂CO₃和Na₂SO₃相似，但是从上述实验中可以看到，二者的水溶液与氯化铁溶液反应的现象差别很大，分析其原因可能是：
①

 

；②

 

．
Ⅱ．在某化工厂生产中，要用到一种无色、可溶于水的晶体铝铵矾．该晶体是一种复盐，其主要化学成分为十二水合硫酸铝铵．向该复盐的浓溶液中逐滴加入浓氢氧化钠溶液．将发生一系列变化．已知，NH₄⁺与AlO₂^-在水溶液中不能大量共存，会发生如下反应：NH₄⁺+A10₂^-+H₂O=Al（0H）₃↓+NH₃↑
试回答：
（1）硫酸铝铵在水溶液中的电离方程式为

 

；
（2）在逐滴加入浓氢氧化钠溶液的过程中，产生的现象有：①溶液中出现白色沉淀；②有刺激性气体逸出；③白色沉淀量逐渐增多；④白色沉淀完全消失；⑤白色沉淀逐渐减少．
请回答各种现象由先到后出现的顺序是（用序号回答）：

 

；
（3）写出滴入氢氧化钠溶液的过程中，有关反应的离子方程式：
①

 

；②

 

；③

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,物质的检验和鉴别的实验方案设计

专题：实验设计题

分析：I．（1）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；
（2）实验Ⅰ：根据选择的实验用品“Na₂SO₃浓溶液、BaCl₂稀溶液、稀盐酸”分析实验的目的；
（3）实验Ⅱ：根据氢氧化铁的颜色为红褐色进行判断反应生成了氢氧化铁胶体；
加入KSCN溶液，溶液变为血红色，证明溶液中存在铁离子；
（4）实验Ⅲ：根据反应生成了氢氧化铁和硫酸根离子进行分析；
根据碳酸根离子与铁离子发生了双水解生成氢氧化铁和二氧化碳写出离子方程式；
根据碳酸钠和亚硫酸钠的本身性质进行判断；
Ⅱ．（1）硫酸铝铵在水溶液中完全电离出铝离子、铵根离子、硫酸根离子；
（2）铵根和铝离子在溶液中共存时，铝离子先和氢氧根离子生成沉淀，然后是铵根离子和碱的反应，接下来是氢氧化铝和氢氧根离子的反应，根据铵根离子、铝离子、偏铝酸根和氢氧根之间的反应的离子方程式确定离子的量的多少；
（3）根据物质的性质以及离子方程式的书写进行解答．

解答： 解：Ⅰ．（1）（2）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，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⁺；
（2）实验Ⅰ：学生选择的实验用品：Na₂SO₃浓溶液、BaCl₂稀溶液、稀盐酸，目的是检验亚硫酸钠是否被氧化成了硫酸钠，故答案为：检验Na₂SO₃是否变质（或检验Na₂SO₃溶液中是否混有Na₂SO₄）；
（3）实验Ⅱ：FeCl₃浓溶液于试管中，逐滴加入Na₂SO₃浓溶液，铁离子能够与亚硫酸根离子发生水解生成了红褐色的氢氧化铁胶体；
加入KSCN溶液，溶液变为血红色，反应反应的离子方程式为：Fe³⁺+3SCN^-═Fe（SCN）₃；
故答案为：氢氧化铁胶体（或胶体）；Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃；
（4）实验Ⅲ：换用稀释的FeCl₃和Na₂SO₃溶液重复实验Ⅱ，产生的现象完全相同，证明了Fe³⁺与SO₃^2-发生氧化还原反应和双水解反应是同时进行的，
在FeCl₃浓溶液中加Na₂CO₃浓溶液，观察到红褐色沉淀并且产生无色气体，二者发生了双水解反应，反应的化学方程式为：2FeCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑+6NaCl；
由于亚硫酸根离子具有较强的还原性，能够与铁离子发生氧化还原反应，而碳酸根离子没有还原性；
铁离子与亚硫酸根离子生成了氢氧化铁胶体，与碳酸根离子反应生成了氢氧化铁沉淀，说明碳酸根离子水解能力比亚硫酸根离子大，
故答案为：Fe³⁺与SO₃^2-同时发生氧化还原反应和双水解反应；2FeCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑+6NaCl；①SO₃^2-有较强的还原性，CO₃^2-没有还原性；②SO₃^2-水解能力较CO₃^2-小；
Ⅱ．（1）硫酸铝铵为类似于明矾的复盐，在水溶液中完全电离出NH₄⁺、A1³⁺、SO₄^2-，电离方程式为：NH₄Al（SO₄）₂=NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-，
故答案为：NH₄Al（SO₄）₂=NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-；
（2）加入NaOH溶液，OH^-能与NH₄⁺和A1³⁺作用，但由于 A1³⁺+3NH₃?H₂O=A1（OH）₃↓+3NH₄⁺，
即碱性NaOH＞NH₃?H₂O＞Al（OH）₃，则先发生反应的是Al³⁺与OH^-，最后 Al（OH）₃逐渐溶解生成A1O₂^-故反应的顺序是：①③②⑤④，
故答案为：①③②⑤④；
（3）先发生反应的是Al³⁺与OH^-，然后是NH₄⁺、OH^-之间的反应，最后 Al（OH）₃逐渐溶解生成A1O₂^-，
即①Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓②NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O③Al（OH）₃+OH^-=A1O₂^-+2H₂O，
故答案为：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O；Al（OH）₃+OH^-=A1O₂^-+2H₂O．

点评：本题考查了探究反应机理的方法，铝的重要化合物性质、电离方程式、离子方程式的书写，题目难度中等，注意掌握常见元素单质及其化合物性质，明确离子方程式、电离方程式的书写原则，本题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．