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【某学习小组研究溶液中Fe2+的稳定性,进行如下实验,观察,记录结果.实验Ⅰ(图1)物质0min1min1h5hFeSO4淡黄色桔红色红色深红色(NH4)2Fe(SO4)2几乎无色】
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问题描述:

某学习小组研究溶液中Fe2+的稳定性,进行如下实验,观察,记录结果.

实验Ⅰ(图1)

物质0min1min1h5h
FeSO4淡黄色桔红色红色深红色
(NH4)2Fe(SO4)2几乎无色淡黄色黄色桔红色
(1)上述(NH4)2Fe(SO4)2溶液pH小于FeSO4的原因是___(用化学用语表示).溶液的稳定性:

FeSO4___(NH4)2Fe(SO4)2(填“>”或“<”).

(2)甲同学提出实验Ⅰ中两溶液的稳定性差异可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH4+保护了Fe2+,因为NH4+具有还原性.进行实验Ⅱ,否定了该观点,补全该实验.

操作现象
取___,加___,观察.与实验Ⅰ中(NH4)2Fe(SO4)2溶液现象相同.
(3)乙同学提出实验Ⅰ中两溶液的稳定性差异是溶液酸性不同导致,进行实验Ⅲ:分别配制0.80mol•L-1 pH为1、2、3、4的FeSO4溶液,观察,发现pH=1的FeSO4溶液长时间无明显变化,pH越大,FeSO4溶液变黄的时间越短.资料显示:亚铁盐溶液中存在反应 4Fe2++O2+10H2O⇌4Fe(OH)3+8H+.由实验Ⅲ,乙同学可得出的结论是___,原因是___.

(4)进一步研究在水溶液中Fe2+的氧化机理.测定同浓度FeSO4溶液在不同pH条件下,Fe2+的氧化速率与时间的关系如图2(实验过程中溶液温度几乎无变化).反应初期,氧化速率都逐渐增大的原因可能是___.

(5)综合以上实验,增强Fe2+稳定性的措施有___.

刘朝英回答:
  (1)(NH4)2Fe(SO4)2溶液和FeSO4中的Fe2+浓度相同,但中(NH4)2Fe(SO4)2含有浓度较高的NH4+,NH4+水解显酸性,导致(NH4)2Fe(SO4)2中的pH更小;通过表格中的颜色变化可知(NH4)2Fe(SO4)2中的Fe2+被氧化的速率更慢,即溶液的稳定性:FeSO4<(NH4)2Fe(SO4)2,   故答案为:NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+;<;   (2)由于是要验证两溶液的稳定性差异是否是由于(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH4+保护了Fe2+导致,根据控制变量法可知,应除了让NH4+这个影响因素外的其它影响因素均保持一致,故应取2 mL pH=4.0的0.80 mol•L-1 FeSO4溶液于试管中,加2滴0.01 mol•L-1 KSCN溶液,过若观察到的现象与实验Ⅰ中(NH4)2Fe(SO4)2溶液现象相同,则说明上述猜想不正确,   故答案为:取2 mL pH=4.0的0.80 mol•L-1 FeSO4溶液;加2滴0.01 mol•L-1 KSCN溶液;   (3)由实验Ⅲ可知,溶液的pH越小,溶液的酸性越强,则Fe2+越稳定;亚铁盐溶液中存在反应4Fe2++O2+10H2O⇌4Fe(OH)3+8H+,溶液的pH越小,则氢离子浓度越大,平衡左移,则Fe2+的氧化被抑制,   故答案为:溶液pH越小,Fe2+越稳定;溶液中存在平衡4Fe2++O2+10H2O⇌4Fe(OH)3+8H+,c(H+)大,对平衡的抑制作用强,Fe2+更稳定;   (4)影响反应速率的因素有浓度、压强、温度和催化剂,而同一条曲线上的浓度FeSO4溶液相同,且应随着反应的进行,Fe2+的浓度减小,故不是浓度对反应速率的影响;而此反应为溶液中的反应,故压强对此反应速率无影响;而此反应中温度不变,故能影响反应速率的只有催化剂,故唯一的可能原因是生成的Fe(OH)3对反应有催化作用,故答案为:生成的Fe(OH)3对反应有催化作用;   (5)根据上述实验可知,加入一定量的酸会抑制Fe2+的氧化,或是隔绝空气密封保存,故答案为:加入一定量的酸,密封保存.
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