Question

【題目】為探究Fe(NO3)2等硝酸鹽熱分解產(chǎn)物和產(chǎn)物的性質(zhì)，某化學(xué)小組開展如下探究：

（查閱資料）2KNO32KNO2+O2↑ Fe(NO3)2FexOy+NO2↑+O2↑

實(shí)驗(yàn)一：探究Fe(NO3)2熱分解固體產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)。該小組甲同學(xué)將分解后的固體產(chǎn)物溶于足量的稀H2SO4得到相應(yīng)兩份溶液，進(jìn)行以下探究實(shí)驗(yàn)。

（1）（提純猜想）

猜想一：鐵元素只顯+2價；

猜想二：鐵元素_____________；

猜想三：鐵元素既有+2價又有+3價。

（實(shí)驗(yàn)操作）①向一份溶液中滴入KSCN溶液；向另一份溶液中滴入酸性KMnO4稀溶液。

（2）（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）實(shí)驗(yàn)①_____________________；實(shí)驗(yàn)②____________________。

（3）（實(shí)驗(yàn)結(jié)論）猜想二成立，則Fe(NO3)2分解的化學(xué)方程式是_________________。

實(shí)驗(yàn)二：

（4）探究Fe(NO3)2熱分解氣體產(chǎn)物的性質(zhì)。小組乙同學(xué)進(jìn)行料如下實(shí)驗(yàn)，請完成實(shí)驗(yàn)空缺部分內(nèi)容。限選試劑和用品：濃H2SO4溶液、4mol/LNaOH溶液、0.1mol/LBaCl2溶液、帶火星的木條、0.1mol/L酸性KMnO4溶液、蒸餾水。

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取少量Fe(NO3)2固體于試管中，加熱分解。	____________________________________，說明分解產(chǎn)生的氣體中含有NO2。
步驟2：將產(chǎn)生的氣體依次通過盛有足量_________________、濃硫酸的洗氣瓶，______________________在最后一個出口檢驗(yàn)。	_____________________________________，說明分解產(chǎn)生的氣體中含O2。

實(shí)驗(yàn)三：KNO3中混有Fe(NO3)2，為確定其中鐵元素的含量，小組丙同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①取混合物樣品10g，充分加熱分解；②將固體產(chǎn)物溶解、過濾，取沉淀進(jìn)行洗滌、干燥，稱得其質(zhì)量為3.2g。則混合物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________________。（保留三位有效數(shù)字，相對原子質(zhì)量：Fe：56 O：16）

Answer 1

【答案】只顯+3價 溶液出現(xiàn)血紅色 溶液紫紅色不褪色 4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑ 有紅棕色氣體產(chǎn)生 4mol/LNaOH溶液 用帶火星的木條 帶火星的木條復(fù)燃 22.4%

【解析】

（1）根據(jù)兩個已知的猜想推斷，猜想二必為鐵元素只顯+3價；

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論推斷，Fe(NO3)2受熱分解產(chǎn)生的固體產(chǎn)物只有Fe2O3，Fe2O3與足量稀硫酸反應(yīng)生成Fe3+的溶液，則Fe3+遇KSCN溶液變紅，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；

（3）設(shè)Fe2O3的系數(shù)為1，根據(jù)鐵、氮、氧原子個數(shù)守恒配平，該反應(yīng)為2Fe(NO3)2Fe2O3+4NO2↑+1/2O2↑，系數(shù)加倍可得：4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑；

（4）Fe(NO3)2受熱分解產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物中，NO2是紅棕色氣體，O2是無色無味氣體，有紅棕色氣體產(chǎn)生，就能說明分解產(chǎn)生的氣體中含有NO2；由于NO2有毒，且易與水反應(yīng)產(chǎn)生能與O2反應(yīng)的NO，因此步驟2中應(yīng)該先用過量4mol/LNaOH溶液吸收多余的NO2，再用濃硫酸干燥，在最后一個出氣口用帶火星的木條檢驗(yàn)，若帶火星木條復(fù)燃，說明分解產(chǎn)生的氣體中含有O2；

實(shí)驗(yàn)三：根據(jù)題意可知，產(chǎn)物中m(Fe2O3)=3.2g；根據(jù)鐵元素守恒可得關(guān)系式，2Fe→Fe2O3，則原料中m(Fe)= m(Fe2O3)×2×56/160=3.2g×2×56/160；由于混合物總質(zhì)量為10g，則其中有鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.2g×2×56/160÷10g×100%=22.4%。