Question

14．為探究Ag⁺與Fe³⁺氧化性的相關問題，某小組同學進行如下實驗：
已知：相關物質的溶解度（20°C）AgCl：1.5×10^-4g  Ag₂SO₄：0.796g
（1）甲同學的實驗如下：

序號	操作	現象
實驗Ⅰ	將2mL 1mol/L AgNO3溶液加入到 1mL 1mol/L FeSO4溶液中	產生白色沉淀，隨后有黑色固體產生
	取上層清液，滴加KSCN溶液	溶液變紅

注：經檢驗黑色固體為Ag
①白色沉淀的化學式是Ag₂SO₄．
②甲同學得出Ag⁺氧化了Fe²⁺的依據是有黑色固體（Ag）生成，加入KSCN溶液后變紅．
（2）乙同學為探究Ag⁺和Fe²⁺反應的程度，進行實驗Ⅱ．
a．按如圖連接裝置并加入藥品（鹽橋中的物質不參與反應），發(fā)現電壓表指針偏移．偏移的方向表明：電子由石墨經導線流向銀．放置一段時間后，指針偏移減�。�

b．隨后向甲燒杯中逐漸加入濃Fe₂（SO₄）₃溶液，發(fā)現電壓表指針的變化依次為：偏移減小→回到零點→逆向偏移．
①a中甲燒杯里的電極反應式是Fe²⁺-e^-=Fe³⁺．
②b中電壓表指針逆向偏移后，銀為負極（填“正”或“負”）．
③由實驗得出Ag⁺和Fe²⁺反應的離子方程式是Fe²⁺+Ag⁺?Fe³⁺+Ag．
（3）為進一步驗證乙同學的結論，丙同學又進行了如下實驗：

序號	操作	現象
實驗Ⅲ	將2mL 2mol/L Fe（NO3）3溶液加入有銀鏡的試管中	銀鏡消失
實驗Ⅳ	將2mL1mol/L Fe2（SO4）3溶液加入有銀鏡的試管中	銀鏡減少，未消失
實驗Ⅴ	將2mL 2mol/L FeCl3溶液加入有銀鏡的試管中	銀鏡消失

①實驗Ⅲ不能（填“能”或“不能”）證明Fe³⁺氧化了Ag，理由是因為Fe（NO₃）₃溶液呈酸性，酸性條件下NO₃^-也可能氧化Ag．
②用化學反應原理解釋實驗Ⅳ與Ⅴ的現象有所不同的原因：溶液中存在平衡：Fe³⁺+Ag?Fe²⁺+Ag⁺，且AgCl比Ag₂SO₄溶解度更小，Cl^-比SO₄^2-更有利于降低Ag⁺濃度，所以實驗Ⅴ比實驗Ⅳ正向進行的程度更大．

Answer 1

分析 （1）將2mL 1mol/L AgNO₃溶液加入到1mL 1mol/L FeSO₄溶液中分數復分解反應會生成硫酸銀白色沉淀，銀離子具有強氧化性會氧化Fe²⁺為Fe³⁺，銀離子被還原為黑色固體金屬單質銀；取上層清液，滴加KSCN溶液溶液變紅說明有鐵離子生成；
（2）①偏移的方向表明：電子由石墨經導線流向銀，銀做原電池正極，石墨做原電池負極，甲池溶液中是亞鐵離子失電子發(fā)生氧化反應生成鐵離子，；
②隨后向甲燒杯中逐漸加入濃Fe₂（SO₄）₃溶液，和乙池組成原電池，發(fā)現電壓表指針的變化依次為，偏移減小→回到零點→逆向偏移，證明銀做原電池負極，發(fā)生的反應為鐵離子氧化為銀；
③實驗可知銀離子具有強氧化性氧化亞鐵離子為鐵離子；
（3）①酸性溶液中硝酸根離子具有氧化性，也可以溶解銀；
②分析選項可知，溶液中存在平衡：Fe³⁺+Ag=Fe²⁺+Ag⁺，硫酸根離子和氯離子對平衡的影響判斷平衡進行的方向解釋．

解答 解：（1）將2mL 1mol/L AgNO₃溶液加入到1mL 1mol/L FeSO₄溶液中分數復分解反應會生成硫酸銀白色沉淀，銀離子具有強氧化性會氧化Fe²⁺為Fe³⁺，銀離子被還原為黑色固體金屬單質銀；取上層清液，滴加KSCN溶液溶液變紅說明有鐵離子生成；
①上述分析可知白色沉淀為硫酸銀，它的化學式是Ag₂SO₄，
故答案為：Ag₂SO₄；
②甲同學得出Ag⁺氧化了Fe²⁺的依據是實驗現象中，銀離子被還原為黑色固體金屬單質銀，取上層清液，滴加KSCN溶液溶液變紅說明有鐵離子生成，
故答案為：有黑色固體（Ag）生成，加入KSCN溶液后變紅；
（2）①實驗過程中電壓表指針偏移，偏移的方向表明：電子由石墨經導線流向銀，依據原電池原理可知銀做原電池正極，石墨做原電池負極，負極是甲池溶液中亞鐵離子失電子發(fā)生氧化反應生成鐵離子，a中甲燒杯里的電極反應式是Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
故答案為：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
②隨后向甲燒杯中逐漸加入濃Fe₂（SO₄）₃溶液，和乙池組成原電池，發(fā)現電壓表指針的變化依次為，偏移減小→回到零點→逆向偏移，依據電子流向可知乙池中銀做原電池負極，發(fā)生的反應為鐵離子氧化為銀生成亞鐵離子；
故答案為：負；
③由實驗現象得出，Ag⁺和Fe²⁺反應生成鐵離子和金屬銀，反應的離子方程式是Fe²⁺+Ag⁺?Fe³⁺+Ag；
故答案為：Fe²⁺+Ag⁺?Fe³⁺+Ag；
（3）①將2mL 2mol/L Fe（NO₃）₃溶液加入有銀鏡的試管中銀鏡消失，說明銀杯氧化，可能是溶液中鐵離子的氧化性，也可能是鐵離子水解顯酸性的溶液中，硝酸根離子在酸溶液中具有了強氧化性，稀硝酸溶解銀，所以實驗Ⅲ不能證明Fe³⁺氧化了Ag，
故答案為：不能；因為Fe（NO₃）₃溶液呈酸性，酸性條件下NO₃^-也可能氧化Ag；
②將2mL1mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液加入有銀鏡的試管中銀鏡減少，未消失說明部分溶解，將2mL 2mol/L FeCl₃溶液加入有銀鏡的試管中銀鏡消失，說明銀溶解完全，依據上述現象可知，溶液中存在平衡：Fe³⁺+Ag?Fe²⁺+Ag⁺，且AgCl比Ag₂SO₄溶解度更小，Cl^-比SO₄^2-更有利于降低Ag⁺濃度，所以實驗Ⅴ比實驗Ⅳ正向進行的程度更大，
故答案為：溶液中存在平衡：Fe³⁺+Ag?Fe²⁺+Ag⁺，且 AgCl比Ag₂SO₄溶解度更小，Cl^-比SO₄^2-更有利于降低Ag⁺濃度，所以實驗Ⅴ比實驗Ⅳ正向進行的程度更大．

點評 本題考查了物質性質的實驗設計驗證，物質性質的理解，原電池原理分析，主要是實驗現象和反應產物分析判斷，注意題干信息的理解應用，掌握基礎是關鍵，題目難度較大．