Question

11．課外興趣小組設(shè)計(jì)如圖所示裝置，用粗鐵粒與1890g•L^-1（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%）的硝酸反應(yīng)制取NO氣體．請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題．

（1）1890g•L^-1硝酸的物質(zhì)的量濃度為1.5mol•L^-1．
（2）NO氣體能用排水法收集，而不能用排空氣法收集的可能原因是NO與空氣中的O₂反應(yīng)，NO與空氣密度接近．
（3）當(dāng)打開止水夾a，關(guān)閉止水夾b時(shí)，A裝置的干燥管中觀察到的現(xiàn)象是金屬不斷溶解，有氣體產(chǎn)生逐漸變?yōu)榧t棕色．B裝置燒杯中液體的作用是吸收氮的氧化物．當(dāng)A裝置中氣體幾乎無(wú)色時(shí)，打開止水夾b，關(guān)閉止水夾a，可用C裝置收集NO氣體．
（4）該實(shí)驗(yàn)中，若去掉B裝置，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有影響？無(wú)影響．
（5）將a mol鐵與含b molHNO₃的稀溶液充分反應(yīng)后，若HNO₃的還原產(chǎn)物只有NO，反應(yīng)后Fe和HNO₃均無(wú)剩余，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是$\frac{3b}{4}$mol（2amol或3amol或2amol～3amol）（用含a和b的代數(shù)式表示）．
（6）完全反應(yīng)后，A裝置燒杯里含鐵的價(jià)態(tài)可能是+2價(jià)或+3價(jià)或+2價(jià)和+3價(jià)．現(xiàn)有儀器和藥品：試管和膠頭滴管．0.1mol•L^-1KSCN溶液、0.1mol•L^-1KI溶液、0.2mol•L^-1酸性KMnO₄溶液、氯水等．請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，探究上述判斷，填寫下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告：

實(shí)驗(yàn)步驟	操作	現(xiàn)象與結(jié)論
第一步	取少量液體裝于試管，向試管中滴入幾滴KSCN溶液
第二步		若溶液紫色褪去，則說(shuō)明含有Fe2+，若無(wú)明顯變化，則說(shuō)明不含F(xiàn)e2+

Answer 1

分析 （1）硝酸的物質(zhì)的量濃度c=$\frac{n}{V}$=$\frac{\frac{m}{M}}{V}$=$\frac{\frac{m}{V}}{M}$=$\frac{ρ}{M}$計(jì)算；
（2）根據(jù)一氧化氮極易和空氣中的O₂反應(yīng)及與空氣密度接近角度判斷；
（3）鐵和稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮，一氧化氮會(huì)迅速被氧化為二氧化氮，NO、二氧化氮都有毒，需要吸收處理；
（4）二氧化氮和水反應(yīng)產(chǎn)物是一氧化氮；
（5）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)目相等來(lái)回答；
（6）鐵和硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物取決于鐵的量的多少，亞鐵離子具有還原性，能使高錳酸鉀褪色，三價(jià)鐵遇KSCN溶液顯紅色．

解答 解：（1）硝酸的物質(zhì)的量濃度c=$\frac{n}{V}$=$\frac{\frac{m}{M}}{V}$=$\frac{\frac{m}{V}}{M}$=$\frac{ρ}{M}$=$\frac{1890g/L×5%}{63g/mol}$=1.5mol•L^-1，故答案為：1.5mol•L^-1；
（2）一氧化氮極易和空氣中的O₂反應(yīng)，且與空氣密度接近，所以不能用排空氣法，故答案為：NO與空氣中的O₂反應(yīng)，NO與空氣密度接近；
（3）鐵和稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮，一氧化氮會(huì)迅速被氧化為二氧化氮，所以A裝置的干燥管中觀察到的現(xiàn)象是：金屬不斷溶解，有氣體產(chǎn)生逐漸變?yōu)榧t棕色；氮的氧化物有毒，需要用燒堿溶液吸收，
故答案為：金屬不斷溶解，有氣體產(chǎn)生逐漸變?yōu)榧t棕色；吸收氮的氧化物；
（4）二氧化氮和水反應(yīng)產(chǎn)物是一氧化氮，所以若去掉B裝置，對(duì)收集一氧化氮不會(huì)產(chǎn)生影響，
故答案為：無(wú)影響；
（5）氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)目相等，F(xiàn)e和HNO₃均無(wú)剩余，金屬鐵全轉(zhuǎn)化為亞鐵，鐵失電子的量為2amol，金屬鐵全轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵，鐵失電子的量為3amol，金屬鐵的生成物既有亞鐵離子又有三價(jià)鐵離子是，鐵失電子的量就2a～3amol之間，硝酸顯示酸性和氧化性，顯示酸性的硝酸和表現(xiàn)氧化性的硝酸的物質(zhì)的量之比均為3：1，此時(shí)硝酸的轉(zhuǎn)移電子的量為：$\frac{3b}{4}$mol，
故答案為：$\frac{3b}{4}$mol（2a mol或3amol或2amol～3amol）；
（6）鐵相對(duì)于硝酸過(guò)量時(shí)，產(chǎn)物只有亞鐵離子，亞鐵離子具有還原性，能使高錳酸鉀褪色，若鐵相對(duì)于硝酸不足時(shí)，產(chǎn)物只有三價(jià)鐵離子，三價(jià)鐵遇KSCN溶液顯紅色，有可能鐵的兩種價(jià)態(tài)均存在，故操作方法及現(xiàn)象為：

實(shí)驗(yàn)步驟	操作	現(xiàn)象與結(jié)論
第一步	取少量液體裝于試管，向試管中滴入幾滴KSCN溶液	若溶液變血紅色，說(shuō)明含F(xiàn)e3+，若溶液無(wú)明顯變化，說(shuō)明不含F(xiàn)e3+
第二步	取少量液體裝于試管，向試管中滴入幾滴酸性KMnO4溶液	若溶液紫色退去，則說(shuō)明含有Fe2+，若無(wú)明顯變化，則說(shuō)明不含F(xiàn)e2+

，
故答案為：+2價(jià)或+3價(jià)或+2價(jià)和+3價(jià)；

實(shí)驗(yàn)步驟	操作	現(xiàn)象與結(jié)論
第一步		若溶液變血紅色，說(shuō)明含F(xiàn)e3+，若溶液無(wú)明顯變化，說(shuō)明不含F(xiàn)e3+
第二步	取少量液體裝于試管，向試管中滴入幾滴酸性KMnO4溶液

．

點(diǎn)評(píng) 本題本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，試題綜合性較強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)較多，涉及化學(xué)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、常見物質(zhì)的性質(zhì)及檢驗(yàn)方法等知識(shí)，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與運(yùn)用知識(shí)分析解決問(wèn)題的能力，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．