某小组探究SO2与FeCl3溶液的反应。常温下，向3 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中通入SO2 ，溶液由黄色变成红棕色。放置12小时后，红棕色消失，溶液变为浅绿色。探究溶液呈红棕色的原因。回答下列问题：

1. 某小组探究SO₂与FeCl₃溶液的反应。常温下，向3 mL 0.1 mol·L^-1 FeCl₃溶液中通入SO₂ ，溶液由黄色变成红棕色。放置12小时后，红棕色消失，溶液变为浅绿色。探究溶液呈红棕色的原因。回答下列问题：

(1) 提出猜想：

猜想1：Fe³⁺水解产生红棕色的Fe(OH)₃胶体：(用离子方程式表示)。

猜想2：Fe³⁺与溶液中SO₂、 $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ 中的一种微粒形成了红棕色的配合物。

(2) 设计实验：

①甲同学设计简单实验方法：，证明猜想1不成立。

②乙同学设计以下方案，证明红棕色物质中的配体是 $\text{[math]}$ 。已知：常温下溶液中+4价含硫微粒物质的量分数随pH变化曲线如图。

编号	溶液1	溶液2(2mL)	现象
a	1 mL 0.1 mol·L^-1 FeCl₃溶液	SO₂的饱和溶液	溶液1和溶液2混合后，(描述实验现象)
b		SO₂的饱和溶液，用NaOH固体调节pH至5
c		SO₂的饱和溶液，用NaOH固体调节pH至10

(3) 进一步探究：

丙同学认为乙同学的实验方案不严谨，除了pH会影响溶液红棕色的深浅，还存在另一种离子浓度的变化也会产生影响。设计如下实验，通过测定吸光度进行探究，完善表格。

已知：分光光度计可测定溶液中有色物质的吸光度，吸光度A与有色物质浓度大小成正比。

编号	操作	结论
1	测定实验编号a溶液吸光度，记录数据A₁	②由A₁A₂(填“>”、“<”或“=”，下同)可知该因素不影响溶液红棕色的深浅
2	①往上述红棕色溶液中加入少量(填化学式)固体，搅拌，测定溶液吸光度，记录数据A₂	②由A₁A₂(填“>”、“<”或“=”，下同)可知该因素不影响溶液红棕色的深浅

(4) 配合物在溶液中通常存在解离平衡，如[CuCl₄]^2- $\text{[math]}$ Cu²⁺+4Cl^-。丁同学设计实验，测定上述溶液中吸光度的变化，验证红棕色配合物中是否存在解离平衡，完善表格。

编号	操作	结果	结论
3	向编号a所得溶液中加入Na₂SO₃固体，测定溶液吸光度，记录数据A₃	①A₃A₁	②配合物中存在解离平衡，且该反应的ΔH0
4	加热编号a所得溶液，测定溶液吸光度，记录数据A₄	A₄<A₁	②配合物中存在解离平衡，且该反应的ΔH0

(5) 写出FeCl₃溶液在生产或生活中的一种用途。

【考点】

化学平衡的影响因素; 盐类水解的应用; 化学实验方案的评价;

【答案】

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实验探究题困难

$\text{[math]}$ 在生产和生活中用途广泛。

Ⅰ.配制 $\text{[math]}$ 溶液

（1）①下列仪器中，配制 $\text{[math]}$ 溶液需用到的有(填名称)。

②配制 $\text{[math]}$ 溶液时，需要先将称量好的 $\text{[math]}$ 固体溶解在盐酸中，目的是。

Ⅱ.某小组同学根据 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的氧化性强弱推断溶液中 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 可能先后发生两个反应： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 进行如下实验。

实验	试剂	现象
Ⅰ	$\text{[math]}$ 溶液( $\text{[math]}$ )、过量锌粒	有无色气泡产生，出现红褐色浑浊，静置后溶液黄色变浅，固体中未检出铁
Ⅱ	$\text{[math]}$ 溶液( $\text{[math]}$ )、过量锌粉	片刻后有大量气体产生，出现红褐色浑浊，静置后溶液黄色变浅，固体中检出少量铁

（2）①实验Ⅰ结束后， $\text{[math]}$ 最终还原产物为。

②结合化学平衡移动原理解释实验Ⅱ中产生红褐色浑浊的原因。

（3）小组同学思考：铁盐中的阴离子是否会影响实验结果？于是用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 代替 $\text{[math]}$ 进行实验：

实验	试剂	现象
Ⅲ	$\text{[math]}$ 溶液( $\text{[math]}$ )、过量锌粉	约半小时后，液体变为深棕色，固体中未检出铁
Ⅳ	$\text{[math]}$ 溶液( $\text{[math]}$ )、过量锌粉	约半小时后，液体呈浅绿色且浑浊，固体中检出少量铁

资料： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 在溶液中呈棕色。

①α=。

②甲同学根据实验Ⅲ的现象，判断液体中可能生成了 $\text{[math]}$ ，写出生成 $\text{[math]}$ 的离子方程式。

③对照实验Ⅲ和Ⅳ， $\text{[math]}$ 溶液与过量锌粉反应没有生成铁的原因可能是。

实验探究题普通

Ⅰ．硫酸亚铁是重要的化工原料

（1）由FeSO₄溶液制备FeSO₄·7H₂O晶体的操作是、洗涤、干燥。

Ⅱ．氧化铁黄(FeOOH)是一种黄色颜料，具有非常好的耐光性和耐碱性，是氧化铁的一水合物。以FeSO₄·7H₂O为原料制备FeOOH的流程如下：

回答下列问题：

（2）若在实验室完成上述制备，下列仪器中不需要用到的是。

（3）“氧化”时，溶液pH的变化记录如下图所示：

①0-t₁时段，pH快速下降的原因是反应生成了FeOOH和H₂SO₄ ，该反应的化学方程式为。

②t₁-t₂时段，经历的反应为12Fe²⁺+3O₂+2H₂O=4FeOOH↓+8Fe³⁺ ，该过程pH继续平缓下降的原因可能是。

（4）氧化铁黄(FeOOH)纯度可以通过产品的耗酸量确定，如下图所示：

已知：Fe³⁺+3C₂O $\text{[math]}$ =[Fe(C₂O₄)₃]^3- ， [Fe(C₂O₄)₃]^3-不与稀碱液反应。

①若实验时加入了n₁ mol的H₂SO₄ ，消耗n₂ mol的NaOH，设氧化铁黄的摩尔质量为M g/mol，则氧化铁黄样品纯度为(用含 w、n、n、M 的代数式表示)。

②测定时，若滴入Na₂C₂O₄不足量，会使实验结果(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

实验探究题困难

3. 某小组同学向 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 溶液中分别加入过量的 $\text{[math]}$ 粉、 $\text{[math]}$ 粉和 $\text{[math]}$ 粉，探究溶液中氧化剂的微粒及其还原产物。

(1) 理论分析

依据金属活动性顺序， $\text{[math]}$ 中可将 $\text{[math]}$ 还原为 $\text{[math]}$ 的金属是。

(2) 实验验证

实验	金属	操作、现象及产物
I	过量 $\text{[math]}$	一段时间后，溶液逐渐变为蓝绿色，固体中未检测到 $\text{[math]}$ 单质
Ⅱ	过量 $\text{[math]}$	一段时间后有气泡产生，反应缓慢， $\text{[math]}$ 逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，无气泡冒出，此时溶液 $\text{[math]}$ 为3~4，取出固体，固体中未检测到 $\text{[math]}$ 单质
Ⅲ	过量 $\text{[math]}$	有大量气泡产生，反应剧烈， $\text{[math]}$ 逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，持续产生大量气泡，当溶液 $\text{[math]}$ 为3~4时，取出固体，固体中检测到 $\text{[math]}$ 单质

①分别取实验I、Ⅱ、Ⅲ中的少量溶液，滴加 $\text{[math]}$ 溶液，证明都有 $\text{[math]}$ 生成，依据的现象是。

②实验Ⅱ、Ⅲ都有红褐色沉淀生成，用平衡移动原理解释原因。

③对实验Ⅱ未检测到 $\text{[math]}$ 单质进行分析及探究。

i．a．甲认为实验Ⅱ中，当 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 浓度较大时，即使 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应置换出少量 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 也会被 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 消耗。写出 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 反应的离子方程式。

b．乙认为在 $\text{[math]}$ 为3~4的溶液中即便生成 $\text{[math]}$ 也会被 $\text{[math]}$ 消耗。设计实验(填实验操作和现象)。

证实了此条件下可忽略 $\text{[math]}$ 对 $\text{[math]}$ 的消耗。

c．丙认为产生的红褐色沉淀包裹在 $\text{[math]}$ 粉上，阻碍了 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的反应。实验证实了 $\text{[math]}$ 粉被包裹。

ii．查阅资料： $\text{[math]}$ 开始沉淀的 $\text{[math]}$ 约为1.2，完全沉淀的 $\text{[math]}$ 约为3。

结合a、b和c，重新做实验Ⅱ，当溶液 $\text{[math]}$ 为3~4时，不取出固体，向固-液混合物中持续加入盐酸，控制 $\text{[math]}$ ， (填实验操作和现象)，待 $\text{[math]}$ 为3~4时，取出固体，固体中检测到 $\text{[math]}$ 单质。

(3) 对比实验Ⅱ和Ⅲ，解释实验Ⅲ的固体中检测到 $\text{[math]}$ 单质的原因。

实验探究题普通