Question

20．甲，乙兩同學(xué)用圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究硝酸與鐵反應(yīng)的產(chǎn)物．

文獻(xiàn)記載：
I．在濃硝酸和活潑金屬反應(yīng)過程中，隨著硝酸濃度的降低，其生成的產(chǎn)物有+4、+2、-3價(jià)等氮的化合物．
Ⅱ．FeSO₄+NO?Fe（NO）SO₄（棕色）△H＜0．
Ⅲ．NO₂和NO都能被KMnO₄氧化吸收
Ⅳ．鐵氰化鉀化學(xué)式為K₃[Fe（CN）₆]：亞鐵氰化鉀化學(xué)式為K₄[Fe（CN）₆]
3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓（藍(lán)色沉淀）
4Fe³⁺+3[Fe（CN）₆]^4-═Fe₄[Fe（CN）₆]₃↓（藍(lán)色沉淀）
甲的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象記錄如下：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
打開彈簧夾，通入一段時(shí)間CO2，關(guān)閉彈簧夾．
打開分液漏斗活塞，將濃硝酸緩慢滴入燒瓶中，關(guān)閉活塞．	無明顯現(xiàn)象．
加熱燒瓶，反應(yīng)開始后停止加熱．	①A中有紅棕色氣體產(chǎn)生，一段時(shí)間后，氣體顏色逐漸變淺； B中溶液變棕色； C中溶液紫色變淺． ②反應(yīng)停止后，A中無固體剩余，得100mL的溶液

請(qǐng)回答下列問題：
（1）滴入濃硝酸加熱前沒有明顯現(xiàn)象的原因是常溫時(shí)，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生．
（2）甲的實(shí)驗(yàn)操作中通入CO₂的目的是排除反應(yīng)體系中的空氣，防止對(duì)產(chǎn)物中有無一氧化氮判斷的干擾．
（3）甲取少量B中溶液，加熱，棕色溶液變淺綠色，有無色氣體逸出，且在空氣中變?yōu)榧t棕色其原因是FeSO₄+NO?Fe（NO）SO₄（棕色）△H＜0，正反應(yīng)放熱，加熱后，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲依據(jù)該現(xiàn)象得出的結(jié)論是A中有NO生成．
（4）乙認(rèn)為甲得出A中有NO生成的證據(jù)不足．為獲取充足的證據(jù)，乙仍采用該裝置和操作進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，濃硝酸換成稀硝酸濃硝酸換成稀硝酸，證明有NO生成的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是A中沒有紅棕色氣體生成，B中溶液變?yōu)樽厣��?br />（5）將A所得溶液稀釋至500mL，取少量稀釋后的溶液調(diào)節(jié)pH后，滴加鐵氰化鉀溶液有藍(lán)色沉淀生成，由此證明A溶液中含有Fe²⁺（填離子符號(hào)）．
另取稀釋后的溶液25.00mL加入過量的KI固體，充分反應(yīng)后pH至7左右，滴入幾滴淀粉溶液做指示劑，用0.25mo1/L Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，共消耗Na₂S₂O₃溶液16.00mL．（己知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），則A中所得溶液的c（Fe³⁺）=0.16mo1/L．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)探究硝酸與鐵反應(yīng)的產(chǎn)物流程：連接裝置后，先檢查裝置的氣密性，然后打開彈簧夾，通入一段時(shí)間CO₂，關(guān)閉彈簧夾，排除反應(yīng)體系中的空氣，防止對(duì)產(chǎn)物中有無一氧化氮判斷的干擾，A裝置：打開分液漏斗活塞，將濃硝酸緩慢滴入燒瓶中，關(guān)閉活塞，硝酸與鐵反應(yīng)，A中有紅棕色氣體產(chǎn)生NO₂，一段時(shí)間后，氣體顏色逐漸變淺，B裝置：B中溶液變棕色，發(fā)生反應(yīng)FeSO₄+NO?Fe（NO）SO₄（棕色）；C裝置：尾氣吸收，NO₂和NO都能被KMnO₄氧化吸收．
（1）依據(jù)常溫下鐵在濃硝酸中發(fā)生鈍化分析，常溫時(shí)，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生；
（2）裝置內(nèi)空氣不排除，會(huì)干擾一氧化氮判斷；
（3）B中溶液變棕色，說明B中有Fe（NO）SO₄生成，反應(yīng)FeSO₄+NO?Fe（NO）SO₄（棕色）的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，棕色溶液變淺（或綠），生成的NO與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，氣體在空氣中變?yōu)榧t棕色；
（4）銅和濃硝酸反應(yīng)生成紅棕色氣體二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)生成一氧化氮，一氧化氮能使硫酸亞鐵溶液變成棕色，所以不能證明鐵和濃硝酸反應(yīng)過程中NO生成，為排除生成的NO干擾，把濃硝酸換成稀硝酸，如果硫酸亞鐵溶液再變成棕色則說明有NO生成；
（5）Fe²⁺和鐵氰化鉀溶液反應(yīng)生成特征藍(lán)色沉淀；依據(jù)氧化還原反應(yīng)，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系計(jì)算得到，2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；2S₂O₃^2-～I(xiàn)₂～2Fe³⁺．

解答 解：（1）常溫時(shí)，鐵和濃硝酸反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜，阻止了鐵和濃硝酸進(jìn)一步反應(yīng)，即產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，所以滴入濃硝酸加熱前沒有明顯現(xiàn)象，
故答案為：常溫時(shí)，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生；
（2）濃硝酸和活潑金屬反應(yīng)過程中，隨著硝酸濃度的降低，其生成的產(chǎn)物有+4、+2、-3價(jià)等氮的化合物，可能有NO生成，NO易與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，所以需用二氧化碳排除反應(yīng)體系中的空氣，防止對(duì)產(chǎn)物中有無一氧化氮判斷的干擾，
故答案為：排除反應(yīng)體系中的空氣，防止對(duì)產(chǎn)物中有無一氧化氮判斷的干擾；
（3）取少量B中溶液，加熱，棕色溶于變淺，有無色氣體逸出，且該氣體在空氣中變?yōu)榧t棕色，應(yīng)為可逆反應(yīng)FeSO₄+NO?Fe（NO）SO₄（棕色）是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，導(dǎo)致Fe（NO）SO₄（棕色）降低，所以溶液顏色變淺，
故答案為：FeSO₄+NO?Fe（NO）SO₄（棕色）△H＜0，正反應(yīng)放熱，加熱后，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
（4）二氧化氮和水反應(yīng)生成的一氧化氮能使硫酸亞鐵溶液變成棕色，所以不能證明鐵和濃硝酸反應(yīng)過程中NO生成，為排除生成的NO干擾，把濃硝酸換成稀硝酸，稀硝酸和銅反應(yīng)生成無色的一氧化氮，沒有二氧化氮生成，則A中氣體是無色的，且B中溶液變?yōu)樽厣�，則說明生成的一氧化氮和硫酸亞鐵反應(yīng)生成棕色，從而說明A中無色氣體是一氧化氮，
故答案為：A中沒有紅棕色氣體生成，B中溶液變?yōu)樽厣��?br />（5）Fe²⁺和鐵氰化鉀溶液反應(yīng)3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓（藍(lán)色沉淀），生成特征藍(lán)色沉淀，所以由此證明A溶液中含有Fe²⁺，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
2S₂O₃^2-～I(xiàn)₂～2 Fe³⁺；
2                     2
0.25×16×10^-3mol n（Fe³⁺）
n（Fe³⁺）=4×10^-3mol，則A中所得溶液的c（Fe³⁺）=$\frac{4×1{0}^{-3}mol}{25×1{0}^{-3}L}$=0.16mol/L，
故答案為：Fe²⁺；0.16．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵、硝酸的性質(zhì)，亞鐵離子的檢驗(yàn)和計(jì)算是高考熱點(diǎn)，注意：常溫時(shí)，鐵和濃硝酸不是不反應(yīng)，而是發(fā)生了鈍化現(xiàn)象，阻止了進(jìn)一步反應(yīng)，為易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．