Question

3．某研究性學習小組研究HNO₃的氧化性，設計了如下實驗：
在盛有新制FeSO₄溶液的試管中滴入2滴KSCN溶液，觀察現(xiàn)象，然后再滴入幾滴濃HNO₃，溶液的顏紅，但是將紅色溶液放置一會兒則發(fā)現(xiàn)溶液由紅色快速變?yōu)樗{色，并產生紅棕色氣體，這一奇特現(xiàn)象激起了同學的好奇心與求知欲望，對此現(xiàn)象設計了探究性實驗．
（1）甲同學認為是溶液中的Fe²⁺的干擾造成的，大家經(jīng)過理性分析，認為可以排除Fe²⁺的干擾，理由是體系中NO₂逸出說明HNO₃過量，不可能在溶液中殘留有Fe²⁺．
（2）乙同學認為紅色消失，說明Fe（SCN）₃被破壞，紅棕色NO₂說明了某些離子與HNO₃發(fā)生了氧化還原反應，推測可能是KSCN與HNO₃作用．KSCN溶液是一種無色液體，根據(jù)C、S、N的原子結構和共價鍵的相關知識推測SCN^-中碳原子的雜化軌道類型是sp雜化．
（3）根據(jù)乙同學的觀點，設計了實驗方案1，往濃HNO₃中逐滴加入KSCN溶液，實驗開始時無明顯現(xiàn)象，一段時間后溶液慢慢變紅色至深紅色，突然劇烈反應產生大量氣泡，放出紅棕色氣體，而溶液紅色消失變?yōu)闇\綠色，溶液溫度升高；繼續(xù)滴入KSCN，溶液變?yōu)闇\藍色，最后變成無色．將產生的氣體通入過量的Ba（OH）₂溶液，產生渾濁，并剩余一種非極性氣體；向反應后的溶液中加入BaCl₂溶液產生白色沉淀，寫出向濃HNO₃中滴入KSCN的離子方程式2SCN^-+22NO₃^-+20H⁺=2SO₄^2-+2CO₂↑+22NO₂↑+N₂↑+10H₂O．
（4）丙同學認為SCN^-的性質還可進一步探究，設計了方案2，向Fe（SCN）₃中分別滴加過量的氯水、溴水，溶液的紅色均消失變?yōu)辄S色，而加入碘水時溶液的顏色基本不變．丙同學的設計意圖是比較硫氰根離子與氯離子、溴離子、碘離子的還原性強弱．
（5）通過本次探究，可以得出以下結論：
a．用SCN^-間接檢驗Fe²⁺時應注意加入的氧化劑不能過量；
b．與SCN^-反應使溶液變紅的不一定（填一定或不一定）是Fe³⁺．

Answer 1

分析 （1）反應產生紅棕色氣體證明硝酸過量，亞鐵離子被完全氧化；
（2）依據(jù)硫氰酸根離子中原子結構和形成共價鍵的結構特征寫出結構式，然后判斷C的雜化方式；
（3）依據(jù)實驗反應的現(xiàn)象和生成產物的檢驗方法 和反應現(xiàn)象推斷生成物，依據(jù)原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
（4）加入氯水、溴水反應褪色，加入碘水不褪色，說明硫氰酸根離子還原性強于Cl^-、Br^-，弱于I^-的還原性；
（5）a．分析實驗過程可知，氧化劑過量會氧化硫氰酸鐵使紅色褪去，影響檢驗離子檢驗；
b．與SCN^-反應使溶液變紅的不一定為鐵離子．

解答 解：（1）在盛有新配制的FeSO₄溶液的試管中滴入2滴KSCN溶液，觀察現(xiàn)象，然后再加入濃HNO₃，溶液的顏色變紅，但是將紅色溶液放置一會兒則發(fā)現(xiàn)溶液由紅色快速變?yōu)樗{色，并產生紅棕色氣體，證明硝酸過量，亞鐵離子具有還原性不能存在，
故答案為：體系中NO₂逸出說明HNO₃過量，不可能在溶液中殘留有Fe²⁺；
（2）硫原子形成兩個共價鍵，N原子形成三個共價鍵，碳原子形成四個共價鍵，則SCN^-的結構式為：[S-C≡N]^-，三鍵中含有2個π鍵、1個σ鍵，則C原子形成了2個σ鍵，采用sp雜化，
故答案為：sp；
（3）往濃HNO₃中逐滴加入KSCN溶液，實驗開始時無明顯現(xiàn)象，一段時間后溶液慢慢變紅色至深紅色，突然劇烈反應產生大量氣泡，放出紅棕色氣體為二氧化氮氣體，而溶液紅色消失變?yōu)闇\綠色，溶液溫度升高；繼續(xù)滴入KSCN溶液變?yōu)闇\藍色，最后變?yōu)闊o色．將產生的氣體通入過量的Ba（OH）₂溶液，產生渾濁，依據(jù)元素守恒分析判斷氣體為二氧化碳，并剩余一種非極性氣體推斷為氮氣；向反應后的溶液中加入BaCl₂溶液產生白色沉淀證明生成了硫酸根離子，結合分析產物書寫離子方程式為：2SCN^-+22NO₃^-+20H⁺=2SO₄^2-+2CO₂↑+22NO₂↑+N₂↑+10H₂O，
故答案為：2SCN^-+22NO₃^-+20H⁺=2SO₄^2-+2CO₂↑+22NO₂↑+N₂↑+10H₂O；
（4）向Fe（SCN）₃中分別滴加過量的氯水．溴水，溶液的紅色均消失變?yōu)辄S色，而加入過量的碘水時溶液的顏色基本不變，證明硫氰酸根離子還原性強于Cl^-、Br^-，弱于I^-的還原性，則實驗目的是為比較硫氰根離子與氯離子、溴離子、碘離子的還原性強弱，
故答案為：比較硫氰根離子與氯離子、溴離子、碘離子的還原性強弱；
（5）a．亞鐵離子加入的氧化劑若過量會氧化硫氰酸根離子，紅色褪去，干擾離子的檢驗，所以加入的氧化劑不能過量，
故答案為：加入的氧化劑不能過量；
b．根據(jù)（3）可知，與SCN^-反應使溶液變紅的不一定是Fe³⁺，故答案為：不一定．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計與評價，題目難度中等，根據(jù)實驗目的、實驗現(xiàn)象得出正確結論為解題關鍵，注意掌握性質實驗方案設計與評價方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力、理解能力及化學實驗能力．