Question

【题目】探究0.5mol/L FeCl3溶液（pH=1）与不同金属反应时的多样性的原因。 (各组实验中：所用FeCl3溶液体积相同；金属过量；静置、不振荡）

实验	金属	现象及产物检验
I	镁条	立即产生大量气体；金属表面变黑，该黑色固体能被磁铁吸引；液体颜 色由棕黄色逐渐变为红褐色；片刻后气泡减少；金属表面覆盖有红褐色沉淀，此时取反应后的液体， 滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀。
II	铜粉	无气体产生；溶液逐渐变为蓝绿色；取反应后的溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀。

（1）根据实验I的现象，推测红褐色液体为胶体，并用光束照射该液体，在与光束垂直的方向观察到_________得以证实。

（2）已知Fe和Fe3O4均能被磁铁吸引。

①为了确定黑色固体的成分是否含有Fe和Fe3O4，重复实验I，及时取少量镁条表面生成的黑色粉末，洗净后进行实验如下：

该实验说明黑色固体中一定含有_________，结合现象写出判断的理由_________。

②除上述结论外，分析实验I的现象，可知被还原得到的产物一定还有_________。

（3）实验Ⅰ、Ⅱ现象的差异，与Fe3+、Mg2+、Fe2+、H+、Cu2+的氧化性强弱有关，其顺序是Mg2+<Fe2+<_________。

（4）继续研究0.5mol/L FeCl3溶液（pH=1）与Fe的反应。

实验	金属	现象及产物检验
Ⅲ	铁粉	持续产生少量气体；一段时间后，溶液颜色变浅，底部有红褐色沉 淀，经检验，溶液pH=4；含有Fe2+，无Fe3+。
Ⅳ	铁丝	无明显的气泡产生；一段时间后，溶液变为浅绿色，经检验，溶液 pH=2，含有Fe2+和Fe3+；Fe3+被还原的量多于实验Ⅲ。

①实验Ⅲ中发生反应的离子方程式有_________。

②已知：相同条件下，H+在溶液中的移动速率远大于Fe3+。 结合实验I、Ⅱ，由反应中金属表面离子浓度的变化，推测实验III、IV现象差异的原因:_________。

Answer 1

【答案】一条光亮的“通路” Fe 滤纸ⅱ上无明显现象，说明Fe3O4不能溶解产生Fe2+，所以滤纸ⅰ上粉末附近变蓝只能是Fe被氧化产生Fe2+ H2、Fe2+ H+ ＜ Cu2+ ＜ Fe3+ Fe ＋ 2H+ = Fe2+ ＋ H2↑，Fe3+ ＋ 3H2O Fe(OH)3 ＋ 3H+（ Fe ＋ 2Fe3+ = 3Fe2+） 由I、Ⅲ可知，金属与Fe3+、H+反应速率快时，因H+移动速率大，其浓度在金属表面变化小，易被还原，促使Fe3+水解生成Fe(OH)3；Ⅳ中反应慢，Fe表面Fe3+能及时补充，且由Ⅱ知Fe3+的氧化性强，利于Fe3+还原

【解析】

（1）胶体的重要性质就是具有丁达尔效应——用平行光照射时，从侧面能看到一条光亮的“通路”；（2）①由实验所得的黑色粉末与纯Fe3O4作对比实验，发现Fe3O4并不能与所加的试剂（含K3[Fe(CN)6]的3%NaCl溶液）发生作用，而黑色粉末能，从而间接证明了能与所加试剂发生作用的是铁粉；所以原黑色粉末中一定有铁粉，是铁粉被氧化产生了Fe2+；②从“立即产生大量气泡”判断产物中有氢气，从“加K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀”判断产物中有Fe2+；（3）根据实验Ⅰ、Ⅱ现象，以及金属活动性顺序表，金属离子氧化性强弱顺序为：Mg2+<Fe2+<H+ ＜ Cu2+ ＜ Fe3+，注意Fe3+的特殊强氧化性即可。（4）①实验Ⅲ中产生气泡是发生反应：Fe ＋2H+ =Fe2+＋H2↑，产生红褐色沉淀是发生反应：Fe3+＋3H2O Fe(OH)3 ＋3H+，有Fe2+无Fe3+，说明发生了反应：Fe＋2Fe3+ = 3Fe2+；②用好题给信息“相同条件下，H+在溶液中的移动速率远大于Fe3+”是解题的关键。由I、Ⅲ可知，金属与Fe3+、H+反应速率快时，因H+移动速率大，其浓度在金属表面变化小，易被还原，促使Fe3+水解生成Fe(OH)3；Ⅳ中反应慢，Fe表面Fe3+能及时补充，且由Ⅱ知Fe3+的氧化性强，利于Fe3+还原。