Question

14．某學(xué)習(xí)小組探究溫度對Fe³⁺水解的影響．通過測量不同溫度下溶液透光率（對光的透過能力）的變化判斷平衡移動(dòng)的方向．一般情況下溶液顏色越深，透光率越�。�
（1）Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H＞0
①加熱，溶液顏色變深，平衡向右移動(dòng)．
②通常在FeCl₃溶液中加入少量HCl，目的是抑制鐵離子水解．
（2）探究溫度對Fe³⁺水解的影響．
【假設(shè)】當(dāng)溫度升高時(shí)，F(xiàn)e³⁺水解平衡正向移動(dòng)，溶液的顏色會(huì)變深，透光率減��；如果降溫時(shí)反應(yīng)可逆回，則溶液的顏色應(yīng)該變淺，透光率增大．
【實(shí)驗(yàn)】分別加熱0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化）至50℃后停止加熱，自然冷卻．測得的溫度變化曲線及透光率變化曲線如圖所示．

①Fe（NO₃）₃、FeCl₃溶液濃度相同，目的是保證鐵離子濃度相等．
②小組依據(jù)變化曲線推測：FeCl₃溶液顏色隨溫度變化的改變可能不完全是由水解平衡引起的．推測的根據(jù)是0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化），50℃后停止加熱，自然冷卻，兩者透光率不同．
（3）為證實(shí)小組推測，實(shí)驗(yàn)如下：

編號	實(shí)驗(yàn)	操作及現(xiàn)象
a	向Fe（NO3）3溶液（棕黃色）中加入大量HNO3	i．溶液顏色非常淺 ii．加熱和降溫過程中透光率無明顯變化
b	向FeCl3溶液（黃色）中加入大量HNO3	i．溶液仍為黃色 ii．加熱透光率下降，降溫透光率上升

①實(shí)驗(yàn)a、b加入大量HNO₃的作用是抑制水解，這樣做的目的是為驗(yàn)證陰離子不同對鐵離子水解的影響．
②小組推測是否合理，說明理由合理，陰離子不同，溶液顏色不同．
（4）【查閱文獻(xiàn)】Fe³⁺+nCl^-?[FeCl_n]^3-n（黃色）△H＞0（n=1～4）．該平衡可以解釋FeCl₃溶液實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，通過如下實(shí)驗(yàn)得到了證實(shí)．
【實(shí)驗(yàn)】（將實(shí)驗(yàn)過程補(bǔ)充完整）：

編號	實(shí)驗(yàn)	操作及現(xiàn)象
c	向Fe（NO3）3溶液中加入大量HNO3，再加入幾滴NaCl溶液．	測此溶液透光率隨溫度改變的變化情況，增加氯離子濃度，有色離子濃度增加

結(jié)果與討論：加熱能促進(jìn)Fe³⁺的水解，但降溫時(shí)逆回程度較��；溶液顏色與陰離子有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析，改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、壓強(qiáng)或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)；
（2）①對照實(shí)驗(yàn)需滿足只有一個(gè)條件不同，進(jìn)行比較；
②從圖示可知，0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化），50℃后停止加熱，自然冷卻，兩者透光率不同，F(xiàn)eCl₃溶液透光率隨溫度升高而減小的幅度明顯大于Fe（NO₃）₃溶液；
（3）①氯化鐵中存在的[FeCl₄（H₂O）₂]^-為黃色，實(shí)驗(yàn)a、b加入大量HNO₃的作用是抑制水解，驗(yàn)證陰離子不同對鐵離子水解的影響；
②對照實(shí)驗(yàn)a、b，小組推測合理；
（4）驗(yàn)證氯離子的影響需加入氯離子，測此溶液透光率隨溫度改變的變化情況，增加氯離子濃度，有色離子濃度增加．

解答 解：（1）①Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H＞0正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，所以平衡向右移動(dòng)，溶液顏色變深，
故答案為：右；
②通常在FeCl₃溶液中加入少量HCl，氯化氫在溶液中為強(qiáng)酸，電離出氫離子，增大生成物濃度，平衡逆向移動(dòng)，抑制鐵離子水解，
故答案為：抑制鐵離子水解；
（2）①分別加熱0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化）至50℃后停止加熱，自然冷卻，鐵離子濃度相等，陰離子不同，比較陰離子不同對Fe³⁺水解是否有影響，
故答案為：鐵離子濃度；
②從圖示可知，0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化），50℃后停止加熱，自然冷卻，0.5mol/LFe（NO₃）₃透光率強(qiáng)于0.5mol/LFeCl₃溶液（均未酸化），由此可推測：FeCl₃溶液顏色隨溫度變化的改變可能不完全是由水解平衡引起的，
故答案為：0.5mol/LFe（NO₃）₃、FeCl₃溶液（均未酸化），50℃后停止加熱，自然冷卻，兩者透光率不同；
（3）①實(shí)驗(yàn)a、b對比，硝酸鐵溶液加入硝酸溶液，溶液中氫離子濃度增大，
硝酸鐵中存在：[Fe（H₂O）₆]³⁺+H₂O?[Fe（H₂O）_6-n（OH）_n]^3-n（黃色）+nH₃O⁺，F(xiàn)e（NO₃）₃溶液呈黃色的原因是[Fe（H₂O）₆]³⁺水解產(chǎn)生了黃色的[Fe（H₂O）_6-n（OH）_n]^3-n，
FeCl₃溶液呈黃色主要是發(fā)生：[Fe（H₂O）₆]³⁺+4Cl^-?[FeCl₄（H₂O）₂]^-+4H₂O，由于含有[FeCl₄（H₂O）₂]^-的緣故，試管a、b中加入大量的HNO₃后，溶液中氫離子濃度增大，抑制水解，a中溶液褪色，而b中溶液仍呈黃色，為驗(yàn)證陰離子不同對鐵離子水解的影響，
故答案為：為驗(yàn)證陰離子不同對鐵離子水解的影響；
②對照實(shí)驗(yàn)a、b，合理，陰離子不同，溶液顏色不同，
故答案為：合理，陰離子不同，溶液顏色不同；
（4）Fe³⁺+nCl^-?[FeCl_n]^3-n（黃色）△H＞0（n=1～4）．增加氯離子濃度，平衡[Fe（H₂O）₆]³⁺+4Cl^-?[FeCl₄（H₂O）₂]^-+4H₂O中，可以引起化學(xué)平衡正向移動(dòng)，有色離子濃度增加，進(jìn)而說明FeCl₃溶液透光率隨溫度升高而減小的幅度明顯大于Fe（NO₃）₃溶液，溶液顏色與陰離子有關(guān)，
故答案為：幾滴NaCl溶液；測此溶液透光率隨溫度改變的變化情況，增加氯離子濃度，有色離子濃度增加．

點(diǎn)評 本題考查了對探究實(shí)驗(yàn)方案分析評價(jià)、信息獲取與遷移運(yùn)用，注意充分利用對照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，是對現(xiàn)實(shí)綜合能力的考查，難度中等．