問題詳情:
某小組同學為探究Zn與FeCl3溶液的反應,設計並完成了如下實驗。
實驗 | 條件 | 現象 | |
ⅰ | 18℃ | 無明顯氣泡,0.5 min後有氣體產生,一段時間後,溶液顏*加深,存在丁達爾現象,向混合後的溶液中加鐵*化鉀溶液有藍*沉澱生成 | |
ⅱ | 65℃水浴 | 有氣泡產生,12 s後,氣泡非常明顯,溶液很快轉為紅棕*,一段時間後,紅棕*消失,最後產生紅棕*沉澱 |
(1)實驗ⅰ和ⅱ中均有氣體產生,該氣體為 ________。
(2)實驗ⅱ中產生氣體的速率明顯快於實驗ⅰ,可能的原因是________。
(3)“加鐵*化鉀溶液有藍*沉澱生成”説明混合溶液中存在________。
(4)實驗ⅰ和ⅱ均先有氣體生成,後有溶液顏*的變化。研究小組猜想,可能是此實驗條件下,氧化*H+>Fe3+。
查閲資料:電壓大小反映了物質氧化還原*強弱的差異;物質氧化*與還原*強弱差異越大,電壓越大。根據資料小組同學設計瞭如下對比實驗。
實驗ⅲ | 實驗ⅳ |
_____________ |
①請在表格中畫出實驗ⅳ的裝置圖 。
②進行對比實驗,觀察到________,得出氧化*:Fe3+>H+。
研究小組進一步分析後,將Zn粒改為Zn粉,繼續進行實驗。
實驗 | 條件 | 現象 |
ⅴ | 18℃,混合後不振盪 | 3 min後有明顯的氣泡產生,溶液顏*加深,存在丁達爾現象,向混合後的溶液中加鐵*化鉀溶液有藍*沉澱生成 |
ⅵ | 18℃,混合後振盪 | 氣泡不明顯,紅棕*褪*明顯,存在丁達爾現象,向混合後的溶液中加鐵*化鉀溶液有藍*沉澱生成 |
③對比實驗ⅴ和ⅵ,解釋“氣泡不明顯,紅棕*褪*明顯”的可能原因:________。
(5)結合實驗探究過程及現象,影響Zn與FeCl3溶液反應過程的條件有________。
【回答】
【*】 (1). H2 (2). 温度升高,使Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+正向移動,c(H+)增大,c(H+)增大和升高温度都會使鋅與H+反應的速率加快 (3). Fe2+ (4). (5). 電壓表指針偏轉:實驗ⅲ>實驗ⅳ (6). 將Zn粒改為Zn粉並振盪,增大了Zn與Fe3+碰撞概率,加快了Zn與Fe3+的反應 (7). 温度、碰撞概率(離子遷移速度)、粒子的氧化*強弱
【解析】
【分析】
(1)Zn是比較活潑的金屬,與**溶液中的H+發生置換反應產生H2;
(2)依據化學反應速率的影響因素分析;
(3)鐵*化鉀遇Fe2+會形成藍*沉澱;
(4)①要比較Fe3+、H+的氧化*,應該只有氧化*的微粒不同,其它條件都相同;
②根據題幹條件:物質氧化*與還原*強弱差異越大,電壓越大進行分析;
③對比分析顆粒大小、接觸面積對Zn與Fe3+反應的影響;
(5)對前面實驗情況分析對比,找到影響反應的因素。
【詳解】(1)Fe3+發生水解使溶液的pH=1.5,Zn是比較活潑的金屬,能夠與溶液中的H+發生置換反應:Zn+2H+=Zn2++H2↑,反應產生*氣,因此有氣泡產生;
(2)實驗ii的温度比實驗i高,升高温度,化學反應速率加快;且FeCl3是強*弱鹼鹽,在溶液中存在鹽的水解平衡:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,温度升高,使水解平衡正向移動,導致溶液中c(H+)增大,c(H+)增大也會使鋅與H+反應的速率加快;
(3)向i反應混合後的溶液中加鐵*化鉀溶液有藍*沉澱生成,説明溶液中含有Fe2+;
(4)①分析比較H+、Fe3+的氧化*,應該在其它外界條件都相同,只有Fe3+、H+微粒種類的不同的條件下進行,因此設計的對比實驗是將pH=1.5的0.5mol/LFeCl3溶液換成pH=1.5的鹽*,裝置圖為:。
②電壓大小反映了物質氧化還原*強弱的差異。物質氧化*與還原*強弱差異越大,電壓越大,若在實驗過程中觀察到現象為:電壓表指針偏轉:實驗ⅲ>實驗ⅳ,則*了微粒的氧化*:Fe3+>H+;
③振盪後,氣泡不明顯,溶液紅棕*褪*明顯,説明將Zn粒改為Zn粉並振盪,增大了Zn與Fe3+碰撞概率,加快了Zn與Fe3+的反應,使反應速率大大加快;
(5)通過對上述幾個實驗過程的探究及對實驗現象的觀察,可知影響Zn與FeCl3溶液的反應過程的條件有:温度、碰撞概率(離子遷移速度)、粒子的氧化*強弱。
知識點:鐵和鐵的化合物
題型:實驗,探究題