Question

18．鐵及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）Fe（NO₃）₃•9H₂O易溶于水，微溶于硝酸，主要用作催化劑和媒染劑．工業(yè)上用細(xì)鐵屑與稀硝酸反應(yīng)制備，主要流程如圖1：
①Na₂CO₃ 溶液可以除油污，原因是（用離子方程式表示）CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
②耐酸反應(yīng)器中可以觀察到的現(xiàn)象是鐵屑溶解，溶液變?yōu)辄S色，有無(wú)色氣體產(chǎn)生，在液面上氣體變?yōu)榧t棕色；制備過(guò)程中需控制加入鐵屑的量，當(dāng)觀察到反應(yīng)器中產(chǎn)生氣泡的速率明顯變慢的現(xiàn)象時(shí)應(yīng)停止加入鐵屑；
③制得的Fe（NO₃）₃•9H₂O用20% HNO₃洗滌，其原因是洗滌除去晶體表面附著的雜質(zhì)，用20%HNO₃洗滌可降低洗滌過(guò)程中晶體的損耗
④若在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶的操作，則所需的儀器有鐵架臺(tái)（帶鐵圈）（或三角架）、酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒、坩堝鉗；
（2）某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室用如圖2裝置制取Fe（NO₃）₃（固定所用儀器和加熱裝置未畫(huà)出）．
①該實(shí)驗(yàn)中對(duì)圓底燒瓶加熱的最佳方式用水浴加熱；
②裝置中圓底燒瓶上方長(zhǎng)導(dǎo)管的作用是導(dǎo)氣兼冷凝回流；
③請(qǐng)?jiān)趫D中虛線框內(nèi)畫(huà)出防止倒吸的尾氣吸收裝置（提示：堿液可快速、充分吸收產(chǎn)生的氮氧化物氣體）．

Answer 1

分析 （1）鐵屑用熱的碳酸鈉溶液除去油污，鐵和過(guò)量稀硝酸反應(yīng)，產(chǎn)物為Fe³⁺和NO，現(xiàn)象是溶液變黃色，產(chǎn)生無(wú)色氣體，NO又能被空氣中氧氣氧化，生成二氧化氮，氣體可用堿液吸收，生成的Fe（NO₃）₃溶液經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、降溫結(jié)晶，用20% HNO₃洗滌，可得到Fe（NO₃）₃•9H₂O；
（2）制取Fe（NO₃）₃•9H₂O需要控制的溫度為40-50℃，水浴加熱更容易控制，鐵與硝酸反應(yīng)后有氮的氧化物產(chǎn)生，氮的氧化物有毒，不放到空氣中，所以要用防倒吸的尾氣吸收裝置，用NaOH溶液吸收，據(jù)此畫(huà)裝置圖．

解答 解：（1）①碳酸鈉在溶液中水解顯堿性，可以除油污，其水解的離子方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
②金屬鐵可以和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵、一氧化氮和水，硝酸鐵溶液顯示黃色，一氧化氮遇到氧氣即變?yōu)槎�氧化氮紅棕色的氣體，要制得Fe³⁺，故加入的鐵粉的量不能過(guò)量，否則會(huì)生成Fe²⁺，反應(yīng)器中產(chǎn)生氣泡的速率明顯變慢，停止加入鐵屑，
故答案為：鐵屑溶解，溶液變?yōu)辄S色，有無(wú)色氣體產(chǎn)生，在液面上氣體變?yōu)榧t棕色；反應(yīng)器中產(chǎn)生氣泡的速率明顯變慢；
③Fe（NO₃）₃•9H₂O易溶于水，微溶于硝酸，制得的Fe（NO₃）₃•9H₂O用20%HNO₃洗滌的目的是洗去晶體表面的雜質(zhì)，減少晶體損耗，
故答案為：洗滌除去晶體表面附著的雜質(zhì)，用20%HNO₃洗滌可降低洗滌過(guò)程中晶體的損耗；
④蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶的操作，所需儀器：鐵架臺(tái)（帶鐵圈）、酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒、坩堝鉗，
故答案為：鐵架臺(tái)（帶鐵圈）（或三角架）、酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒、坩堝鉗；
（2）①制取Fe（NO₃）₃•9H₂O需要控制的溫度為40-50℃，水浴加熱更容易控制，所以該實(shí)驗(yàn)中對(duì)圓底燒瓶加熱的最佳方式用水浴加熱，
故答案為：水��；
②硝酸易揮發(fā)，揮發(fā)出的硝酸可以利用長(zhǎng)玻璃管冷凝回流提高反應(yīng)物的利用率，同時(shí)起到導(dǎo)氣的作用，
故答案為：導(dǎo)氣兼冷凝回流；
③鐵與硝酸反應(yīng)后有氮的氧化物產(chǎn)生，氮的氧化物有毒，不放到空氣中，所以要用防倒吸的尾氣吸收裝置，用NaOH溶液吸收，所以裝置圖為，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和分析，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重于實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和分析能力的考查，注意把握流程中的反�?yīng)條件和反應(yīng)實(shí)質(zhì)理解是解題關(guān)鍵，題目難度中等．