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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0.5mol•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%H
题目详情
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0.5mol•L-1FeSO4溶液(pH=0.2),5% H2O2溶液(pH=5)
(1)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0.5mol•L-1FeSO4溶液(pH=3),5% H2O2溶液(pH=5)
(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___,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.
【实验Ⅰ】
试剂:酸化的0.5mol•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 |
(2)产生气泡的原因是___.
【实验Ⅱ】
试剂:未酸化的0.5mol•L-1FeSO4溶液(pH=3),5% H2O2溶液(pH=5)
操作 | 现象 |
取2mL 5% 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 |
(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___,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.
▼优质解答
答案和解析
(1)H2O2溶液与FeSO4溶液反应生成铁离子和水,离子方程式为:2Fe2++2H++H2O2=+2Fe3++2H2O;
故答案为:2Fe2++2H++H2O2=+2Fe3++2H2O;
(2)过氧化氢在铁离子催化作用下分解生成氧气,故产生气泡;
故答案为:Fe3+催化下H2O2分解生成O2;
(3)硫酸根离子用酸化的氯化钡检验,故检验棕黄色沉淀中SO42-的方法是: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-;
故答案为: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根据实验II记录反应后溶液pH=1.4,酸性增强,假设i中消耗氢离子,酸性减弱,pH应增大,故不合理;
故答案:反应后溶液的pH降低;
②根据假设ii,Fe2+氧化的产物发生了水解,铁离子水解,验证硫酸铁溶液中铁离子的水解平衡即可,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;
故答案为:Fe2(SO4)3溶液;
(5)根据假设ii,为过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,铁离子发生水解生成氢氧化铁胶体,反应为:2Fe2++4H2O+H2O2=+2Fe(OH)3(胶体)+2H+;
故答案为:2Fe2++4H2O+H2O2=+2Fe(OH)3(胶体)+2H+;
(6)用FeCl2溶液替代FeSO4溶液,其余操作与实验II相同,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;
故答案为: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;
(7)由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知,亚铁盐与H2O2反应的现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量有关;
故答案为:pH、阴离子种类、温度、反应物用量.
故答案为:2Fe2++2H++H2O2=+2Fe3++2H2O;
(2)过氧化氢在铁离子催化作用下分解生成氧气,故产生气泡;
故答案为:Fe3+催化下H2O2分解生成O2;
(3)硫酸根离子用酸化的氯化钡检验,故检验棕黄色沉淀中SO42-的方法是: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-;
故答案为: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根据实验II记录反应后溶液pH=1.4,酸性增强,假设i中消耗氢离子,酸性减弱,pH应增大,故不合理;
故答案:反应后溶液的pH降低;
②根据假设ii,Fe2+氧化的产物发生了水解,铁离子水解,验证硫酸铁溶液中铁离子的水解平衡即可,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;
故答案为:Fe2(SO4)3溶液;
(5)根据假设ii,为过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,铁离子发生水解生成氢氧化铁胶体,反应为:2Fe2++4H2O+H2O2=+2Fe(OH)3(胶体)+2H+;
故答案为:2Fe2++4H2O+H2O2=+2Fe(OH)3(胶体)+2H+;
(6)用FeCl2溶液替代FeSO4溶液,其余操作与实验II相同,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;
故答案为: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;
(7)由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知,亚铁盐与H2O2反应的现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量有关;
故答案为:pH、阴离子种类、温度、反应物用量.
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