Question

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單質(zhì)、NO₂和O₂．
2KNO₃

△   .

2KNO₂↑+O₂↑
2Cu（NO₃）₂

△   .

2CuO+4NO₂↑+O₂↑
2AgNO₃

△   .

2Ag+2NO₂↑+O₂↑
實驗一：探究Fe（NO₃）₂熱分解固體產(chǎn)物中Fe元素的價態(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，進行以下探究實驗．
提出猜想：猜想一：Fe元素只顯+2價；
猜想二：Fe元素只顯+3價；
猜想三：Fe元素

 

．
實驗操作：①向一份溶液中滴入KSCN溶液②將稀酸性KMnO₄溶液中滴入另一份溶液
實驗現(xiàn)象：實驗①

 

；實驗②

 

．
實驗結(jié)論：猜想二成立，則Fe（NO₃）₂分解的化學(xué)方程式是

 

．
實驗二：探究Fe（NO₃）₂熱分解氣體產(chǎn)物的性質(zhì)．小組乙、丙同學(xué)進行了如圖所示的實驗（收集時操作恰當(dāng)，幾乎沒有空氣）
實驗步驟：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…
（1）乙同學(xué)使用A裝置收集氣體，恰好收集到常溫常壓下27mL的紅棕色氣體，為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，讀數(shù)時必須

 

．
（2）乙同學(xué)用帶火星木條檢驗量筒內(nèi)氣體時，發(fā)現(xiàn)木條燃燒，且顏色變淺甚至無色，下列判斷中正確的是

 

．
a．氣體中只有NO₂ b．氣體是O₂、NO₂的混合物    c．支持燃燒的氣體只有O₂ d．NO₂支持燃燒
（3）丙同學(xué)取等質(zhì)量的Fe（NO₃）₂使用B裝置收集氣體，可收集到

 

mL氣體．
實驗三：探究固體混合物的成分．小組丁同學(xué)取KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂的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的物質(zhì)的量之比可能是

 

A．1：2：2   B．2：1：3   C．1：2：3   D．3：8：6．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：【實驗一】
猜想三：Fe是典型的變價金屬，有+2價、+3價，分解后，F(xiàn)e可能只顯+2價，可能只顯+3價，也可能既有+2價也有+3價；
實驗現(xiàn)象：檢驗鐵離子用KSCN溶液，觀察是否溶液變紅，檢驗亞鐵離子可用酸性KMnO₄稀溶液，觀察KMnO₄溶液是否褪色；
實驗結(jié)論：猜想二成立，F(xiàn)e（NO₃）₂熱分解生成了氧化鐵，二氧化氮和氧氣，方程式：4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑；
【實驗二】
（1）使用A裝置收集氣體，恰好收集到常溫常壓下27mL的紅棕色氣體，為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，讀數(shù)時必須調(diào)節(jié)量筒，使量筒液面與水槽液面在同一高度；
（2）帶火星木條檢驗量筒內(nèi)氣體時，發(fā)現(xiàn)木條燃燒，說明有氧氣，且顏色變淺甚至無色，說明二氧化氮消耗并且能支持燃燒；
（3）由4Fe（NO₃）₂

△   .

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；
【實驗三】
根據(jù)三個反應(yīng)2KNO₃

△   .

2KNO₂↑+O₂↑；2Cu（NO₃）₂

△   .

2CuO+4NO₂↑+O₂↑； 2Fe（NO₃）₂

△   .

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，通過選項答案驗證；
按C選項，KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂的物質(zhì)的量之比1：2：2，則1 mol混合物中，n（NO₃^-）=（0.2+0.4×2+0.4×2）mol=1.8mol，根據(jù)3Cu～2NO₃^-～8H⁺關(guān)系計算Cu的質(zhì)量．

解答： 解：【實驗一】
猜想三：Fe是典型的變價金屬，有+2價、+3價，分解后，F(xiàn)e可能只顯+2價，可能只顯+3價，也可能既有+2價也有+3價，
故答案為：既有+2價又有+3價；
實驗現(xiàn)象：檢驗鐵離子用KSCN溶液，觀察是否溶液變紅，檢驗亞鐵離子可用酸性KMnO₄稀溶液，觀察KMnO₄溶液是否褪色，
故答案為：①溶液呈血紅色；②酸性KMnO₄溶液不褪色；
實驗結(jié)論：猜想二成立，F(xiàn)e（NO₃）₂熱分解生成了氧化鐵，二氧化氮和氧氣，方程式：4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑，
故答案為：4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑；
【實驗二】
（1）使用A裝置收集氣體，恰好收集到常溫常壓下27mL的紅棕色氣體，為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，讀數(shù)時必須調(diào)節(jié)量筒，使量筒液面與水槽液面在同一高度，故答案為：調(diào)節(jié)量筒，使量筒液面與水槽液面在同一高度；
（2）帶火星木條檢驗量筒內(nèi)氣體時，發(fā)現(xiàn)木條燃燒，說明有氧氣，且顏色變淺甚至無色，說明二氧化氮消耗并且能支持燃燒，所以選bd；
故選：bd；
（3）若用排水法收集時，4NO₂～O₂可恰好進入溶液中，由4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑可知產(chǎn)生NO₂和O₂的體積比為8：1，則27ml氣體中有12ml NO₂和3ml O₂恰好進入溶液，另外12ml NO₂溶于水產(chǎn)生4ml NO，則收集到的氣體為4ml 氣體，
故答案為：4；
【實驗三】根據(jù)三個反應(yīng)2KNO₃

△   .

2KNO₂↑+O₂↑；2Cu（NO₃）₂

△   .

2CuO+4NO₂↑+O₂↑； 2Fe（NO₃）₂

△   .

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2Fe（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進入溶液，
故答案為：AD．

點評：本題考查了鐵及其重要化合物的性質(zhì)實驗方案設(shè)計，側(cè)重于離子檢驗、設(shè)計實驗方案及操作、混合物的計算，綜合性較強，難度較大．