题目

某小组实验验证 “Ag + +Fe 2+ Fe 3+ +Ag↓” 为可逆反应并测定其平衡常数。 （ 1 ） 实验验证 实验 I ：将 0.0100 mol/L Ag 2 SO 4 溶液与 0.0400 mo/L FeSO 4 溶液 (pH=1) 等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。 实验 II ：向少量 Ag 粉中加入 0.0100 mol/L Fe 2 (SO 4 ) 3 溶液 (pH=1) ，固体完全溶解。 ①取 I 中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为 Ag 。现象是 _______ 。 ② II 中溶液选用 Fe 2 (SO 4 ) 3 ，不选用 Fe(NO 3 ) 3 的原因是 _______ 。 综合上述实验，证实 “Ag + +Fe 2+ Fe 3+ +Ag↓” 为可逆反应。 ③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图 , 写出操作及现象 _______ 。 （ 2 ） 测定平衡常数 实验 Ⅲ ：一定温度下，待实验 Ⅰ 中反应达到平衡状态时，取 v mL 上层清液，用 c 1 mol/L KSCN 标准溶液滴定 Ag + ，至出现稳定的浅红色时消耗 KSCN 标准溶液 v 1 mL 。 资料： Ag + +SCN - AgSCN↓ （白色） K =10 12 Fe 3+ +SCN - FeSCN 2+ （红色） K =10 2.3 ①滴定过程中 Fe 3+ 的作用是 _______ 。 ②测得平衡常数 K = _______ 。 （ 3 ） 思考问题 ①取实验 I 的浊液测定 c (Ag + ) ，会使所测 K 值 _______ ( 填 “ 偏高 ”“ 偏低 ” 或 “ 不受影响 ”) 。 ②不用实验 II 中清液测定 K 的原因是 _______ 。 答案： （ 1 ） 灰黑色固体溶解，产生红棕色气体 防止酸性条件下， 氧化性氧化 Fe 2+ 干扰实验结果 a ：铂 / 石墨电极， b ： FeSO 4 或 Fe 2 (SO 4 ) 3 或二者混合溶液， c ： AgNO 3 溶液；操作和现象：闭合开关 K ， Ag 电极上固体逐渐溶解，指针向左偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的 Fe 2 (SO 4 ) 3 溶液，与之前的现象相同；或者闭合开关 K ， Ag 电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的 Fe 2 (SO 4 ) 3 溶液， Ag 电极上固体逐渐减少，指针向左偏转 （ 2 ） 指示剂 （ 3 ） 偏低 Ag 完全反应，无法判断体系是否达到化学平衡状态 【分析】 （ 1 ） ①由于 Ag 能与浓硝酸发生反应： Ag+2HNO 3 ( 浓 )=AgNO 3 +NO 2 ↑+H 2 O ，故当观察到的现象为灰黑色固体溶解，产生红棕色气体，即可证实灰黑色固体是 Ag ，故答案为：灰黑色固体溶解，产生红棕色气体。 ②由于 Fe(NO 3 ) 3 溶液电离出 将与溶液中的 H + 结合成由强氧化性的 HNO 3 ，能氧化 Fe 2+ ，而干扰实验，故实验 II 使用的是 Fe 2 (SO 4 ) 3 溶液，而不是 Fe(NO 3 ) 3 溶液，故答案为：防止酸性条件下， 氧化性氧化 Fe 2+ 干扰实验结果。 ③由装置图可知，利用原电池原理来证明反应 Fe 2+ +Ag + Ag+Fe 3+ 为可逆反应，两电极反应为： Fe 2+ -e - Fe 3+ ， Ag + +e - Ag ，故另一个电极必须是与 Fe 3+ 不反应的材料，可用石墨或者铂电极，左侧烧杯中电解质溶液必须含有 Fe 3+ 或者 Fe 2+ ，采用 FeSO 4 或 Fe 2 (SO 4 ) 3 或二者混合溶液，右侧烧杯中电解质溶液必须含有 Ag + ，故用 AgNO 3 溶液，组装好仪器后，加入电解质溶液，闭合开关 K ，装置产生电流，电流从哪边流入，指针则向哪个方向偏转，根据 b 中所加试剂的不同，电流方向可能不同，因此可能观察到的现象为： Ag 电极逐渐溶解，指针向左偏转，一段时间后指针归零，说明此时反应达到平衡，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的 Fe 2 (SO 4 ) 3 溶液，与之前的现象相同，表明平衡发生了移动；另一种现象为： Ag 电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，说明此时反应达到平衡，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的 Fe 2 (SO 4 ) 3 溶液， Ag 电极上固体逐渐减少，指针向左偏转，表明平衡发生了移动，故答案为： a ：铂 / 石墨电极， b ： FeSO 4 或 Fe 2 (SO 4 ) 3 或二者混合溶液， c ： AgNO 3 溶液；操作和现象：闭合开关 K ， Ag 电极上固体逐渐溶解，指针向左偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的 Fe 2 (SO 4 ) 3 溶液，与之前的现象相同；或者闭合开关 K ， Ag 电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的 Fe 2 (SO 4 ) 3 溶液， Ag 电极上固体逐渐减少，指针向左偏转。 （ 2 ） ① Fe 3+ 与 SCN - 反应生成红色 FeSCN 2+ ，因 Ag + 与 SCN - 反应相较于 Fe 3+ 与 SCN - 反应更加容易及彻底，当溶液变为稳定浅红色，说明溶液中的 Ag + 恰好完全滴定，且溶液中 Fe 3+ 浓度不变，说明上述反应答案平衡，故溶液中 Fe 3+ 的作用是滴定反应的指示剂，故答案为：指示剂。 ②取 I 中所得上清液 vmL 。用 c 1 mol/L 的 KSCN 溶液滴定，至溶液变为稳定浅红色时，消耗 v 1 mL ，已知： Ag + +SCN - AgSCN ， K =10 12 ，说明反应几乎进行完全，故有 I 中上层清液中 Ag + 的浓度为： c (Ag + )= mol/L ，根据平衡三段式进行计算如下： ，故反应的平衡常数 K = = ，故答案为：指示剂； 。 （ 3 ） ①若取实验 I 所得浊液测定 Ag + 浓度，则浊液中还有 Ag ，因存在平衡 Fe 2+ +Ag + Ag+Fe 3+ ，且随着反应 Ag + +SCN - AgSCN ，使得上述平衡逆向移动，则测得平衡体系中的 c (Ag + ) 偏大，即 偏大，故所得到的 K = 偏小，故答案为：偏小。 ②由于实验 II 中 Ag 完全溶解，故无法判断体系是否达到化学平衡状态，因而不用实验 II 所得溶液进行测定并计算 K ，故答案为： Ag 完全反应，无法判断体系是否达到化学平衡状态。

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