Question

5．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)小組開展如下探究性學(xué)習(xí)：
【查閱資料】金屬活潑性不同，其硝酸鹽分解產(chǎn)物不同
（1）K→Na活潑金屬的硝酸鹽分解生成亞硝酸鹽和氧氣；
（2）Mg→Cu等較活潑金屬的硝酸鹽分解生成氧化物、NO₂和O₂；
（3）Hg以后不活潑金屬的硝酸鹽分解生成金屬、NO₂和O₂．
2KNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KNO₂↑+O₂↑  
2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑
2AgNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Ag+2NO₂↑+O₂↑
I：【實(shí)驗(yàn)一】探究Fe（NO₃）₂熱分解固體產(chǎn)物中Fe元素的價(jià)態(tài)．該小組甲同學(xué)將其溶于足量的稀H₂SO₄得到相應(yīng)兩份溶液，進(jìn)行以下探究實(shí)驗(yàn)．①向一份溶液中滴入少量KSCN溶液；②少量稀酸性KMnO₄溶液中滴入另一份溶液．現(xiàn)象：①溶液變紅色②KMnO4溶液顏色無明顯變化
（1）則Fe（NO₃）₂分解的化學(xué)方程式是4Fe（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑
II：【實(shí)驗(yàn)二】探究Fe（NO₃）₂熱分解氣體產(chǎn)物的性質(zhì)．小組乙、丙同學(xué)進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)（收集時(shí)操作恰當(dāng)，幾乎沒有空氣）
實(shí)驗(yàn)步驟：①連接儀器；②檢查裝置氣密性；③取一定質(zhì)量Fe（NO₃）₂裝于大試管，并重新連接好儀器；④加熱；⑤…
（2）乙同學(xué)使用A裝置收集氣體，恰好收集到54mL紅棕色氣體，要從水槽中取出量筒，乙同學(xué)的正確操作方法是用玻璃片在水槽里蓋好量筒口，用食指摁緊玻璃片，將量筒從水槽中取出，正放在試驗(yàn)臺(tái)上
（3）丙同學(xué)取等質(zhì)量Fe（NO₃）₂的在同樣條件下熱分解，用B裝置收集氣體產(chǎn)物，可收集到氣體8mL．
III：【實(shí)驗(yàn)三】探究固體混合物的組成和特征
（4）小組丁同學(xué)取KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂混合粉末充分加熱后用排水法未收集到任何氣體，則KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂物質(zhì)的量之比可能為A．
A.1：2：2        B.2：1：3        C.1：2：3       D.3：8：5
（5）取0.6mol由KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃按等物質(zhì)的量之比混合而成的粉末溶于100mL 3mol/L的稀硫酸中，再向溶液中加入足量的銅粉，則最多可溶解銅粉質(zhì)量為20.8g．

Answer 1

分析 （1）向一份溶液中滴入少量KSCN溶液，溶液變紅色，說明有鐵離子產(chǎn)生成，根據(jù)電子得失守恒可知Fe（NO₃）₂熱分解生成了氧化鐵，二氧化氮和氧氣，據(jù)此答題；
（2）由于NO₂和的密度均大于空氣，所以將量筒從水槽中取出，正放在試驗(yàn)臺(tái)上；
（3）由4Fe（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑可知產(chǎn)生NO₂和O₂的體積比為8：1，而4NO₂～O₂可恰好進(jìn)入溶液中，剩余的NO₂溶于水產(chǎn)生NO，因此收集到的氣體為NO；
（4）根據(jù)三個(gè)反應(yīng)2KNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KNO₂↑+O₂↑；2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑； 2Fe（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑，混合粉末充分加熱后用排水法未收集到任何氣體，說明三個(gè)反應(yīng)中生成的氣體物質(zhì)的量之比n（NO₂）：n（O₂）=4：1，通過選項(xiàng)答案驗(yàn)證；
（5）0.6mol由KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃按等質(zhì)的量之比混合，即各為0.2mol，所以溶液中硝酸根離子的物質(zhì)的量為1.2mol，溶液中加入銅粉后發(fā)生的反應(yīng)有3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，根據(jù)方程式計(jì)算．

解答 解：（1）向一份溶液中滴入少量KSCN溶液，溶液變紅色，說明有鐵離子產(chǎn)生成，根據(jù)電子得失守恒可知Fe（NO₃）₂熱分解生成了氧化鐵，二氧化氮和氧氣，方程式為：4Fe（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑，
故答案為：4Fe（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑；
（2）將收集氣體的量筒從水槽中取出的方法是用玻璃片在水槽里蓋好量筒口，用食指摁緊玻璃片，由于NO₂和的密度均大于空氣，所以將量筒從水槽中取出，正放在試驗(yàn)臺(tái)上，
故答案為：用玻璃片在水槽里蓋好量筒口，用食指摁緊玻璃片，將量筒從水槽中取出，正放在試驗(yàn)臺(tái)上；
（3）若用排水法收集時(shí)，4NO₂～O₂可恰好進(jìn)入溶液中，由4Fe（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑可知產(chǎn)生NO₂和O₂的體積比為8：1，則54ml氣體中有24ml NO₂和6ml O₂恰好進(jìn)入溶液，另外24ml NO₂溶于水產(chǎn)生8ml NO，則收集到的氣體為8ml 氣體，
故答案為：8；
（4）根據(jù)三個(gè)反應(yīng)2KNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KNO₂↑+O₂↑；2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑； 2Fe（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑，混合粉末充分加熱后用排水法未收集到任何氣體，說明三個(gè)反應(yīng)中生成的氣體物質(zhì)的量之比n（NO₂）：n（O₂）=4：1，Cu（NO₃）₂受熱分解的氣體產(chǎn)物恰好符合物質(zhì)的量之比n（NO₂）：n（O₂）=4：1，所以其量為任意值，而KNO₃和Fe（NO₃）₂按物質(zhì)的量比為1：2混合受熱分解的氣體恰好符合n（NO₂）：n（O₂）=4：1進(jìn)入溶液，
故答案為：A；
（5）0.6mol由KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃按等質(zhì)的量之比混合，即各為0.2mol，所以溶液中硝酸根離子的物質(zhì)的量為1.2mol，100mL 3mol/L的稀硫酸中，氫離子的物質(zhì)的量為0.6mol，根據(jù)反應(yīng)3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，溶液中硝酸根離子過量，所以此反應(yīng)中溶解的銅的質(zhì)量為$\frac{0.6}{8}$g=14.4g，F(xiàn)e（NO₃）₃的質(zhì)的量為0.2mol，根據(jù)反應(yīng)Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，此反應(yīng)中溶解的銅的質(zhì)量為$\frac{1}{2}$×0.2×64g=6.4g，所以總共溶解的銅的質(zhì)量為6.4g+14.4g=20.8g，
故答案為：20.8g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鐵及其重要化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重于離子檢驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案及操作、混合物的計(jì)算，綜合性較強(qiáng)，難度較大，計(jì)算Cu的質(zhì)量時(shí)注意硝酸根離子是過量的．