某小組探究CuSO4溶液、FeSO4溶液與堿的反應(yīng),探究物質(zhì)氧化性和還原性的變化規(guī)律。
將一定濃度CuSO4溶液,飽和FeSO4混合溶液加入適量氨水,產(chǎn)生紅褐色沉淀,經(jīng)檢驗(yàn),紅褐色沉淀含F(xiàn)e(OH)3。
(1)分析Fe(OH)3產(chǎn)生的原因:O2氧化所致。驗(yàn)證:向FeSO4溶液中滴入氨水,生成的白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色,一段時(shí)間后有紅褐色沉淀生成。
①生成白色沉淀的離子方程式是 。
②產(chǎn)生紅褐色沉淀:4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3。電極反應(yīng)式:
還原反應(yīng):O2+2H2O+4e-═4OH-。
氧化反應(yīng):
Fe(OH)2-e-+OH-=Fe(OH)3
Fe(OH)2-e-+OH-=Fe(OH)3
。
(2)提出問題:產(chǎn)生Fe(OH)3的原因可能是Cu2+氧化所致。
驗(yàn)證如下(溶液A:飽和FeSO4溶液 +CuSO4溶液;已排除空氣的影響):
序號(hào) |
實(shí)驗(yàn) |
試劑 |
現(xiàn)象 |
Ⅰ |
|
氨水 |
生成沉淀,一段時(shí)間后,產(chǎn)生紅褐色沉淀和灰黑色固體物質(zhì) |
Ⅱ |
水 |
溶液無明顯變化 |
①Ⅰ中可能產(chǎn)生Cu,運(yùn)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律分析產(chǎn)生Cu的合理性:
氫氧化鐵可為升價(jià)產(chǎn)物,銅可為降價(jià)產(chǎn)物
氫氧化鐵可為升價(jià)產(chǎn)物,銅可為降價(jià)產(chǎn)物
。
②檢驗(yàn):濾出Ⅰ中不溶物,用稀H
2SO
4溶解,未檢出Cu。分析原因:
ⅰ.Ⅰ中未生成Cu。
ⅱ.Ⅰ中生成了Cu。由于
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
(用離子方程式表示),因此未檢出Cu。
(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(Ⅲ)確認(rèn)CuSO
4的作用(已排除空氣的影響),裝置示意圖如圖所示。
①補(bǔ)全電化學(xué)裝置示意圖
。經(jīng)檢驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了Fe(OH)
3、Cu。
②Ⅱ、Ⅲ中均含Cu
2+。Ⅲ中產(chǎn)生了Cu,Ⅱ中未產(chǎn)生Cu,試解釋原因
Ⅱ中Fe
2+的還原性較弱,不能將Cu
2+還原為Cu;Ⅲ中NH
3?H
2O?
+OH
-,氫氧根離子與亞鐵離子反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化亞鐵,F(xiàn)e(OH)
2-e
-+OH
-=Fe(OH)
3,堿性增強(qiáng)及產(chǎn)生K
sp更小的Fe(OH)
3使亞鐵鹽的還原性增強(qiáng),能將Cu
2+還原為Cu
Ⅱ中Fe
2+的還原性較弱,不能將Cu
2+還原為Cu;Ⅲ中NH
3?H
2O?
+OH
-,氫氧根離子與亞鐵離子反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化亞鐵,F(xiàn)e(OH)
2-e
-+OH
-=Fe(OH)
3,堿性增強(qiáng)及產(chǎn)生K
sp更小的Fe(OH)
3使亞鐵鹽的還原性增強(qiáng),能將Cu
2+還原為Cu
。
(4)CH
3CHO分別與AgNO
3溶液、銀氨溶液混合并加熱,CH
3CHO與AgNO
3溶液混合物明顯現(xiàn)象,但與銀氨溶液混合能產(chǎn)生銀鏡。試解釋原因:
CH3CHO-2e-+3OH-=CH3COO-+2H2O,加入氨水提高了CH3CHO的還原性,能與銀氨溶液產(chǎn)生銀鏡
CH3CHO-2e-+3OH-=CH3COO-+2H2O,加入氨水提高了CH3CHO的還原性,能與銀氨溶液產(chǎn)生銀鏡
。