Question

某同學(xué)用圖示裝置進(jìn)行鐵和稀硝酸反應(yīng)的實驗并進(jìn)行相關(guān)的實驗探究．
a．向廣口瓶內(nèi)注入足量熱NaOH溶液，將盛有一定質(zhì)量的純鐵粉的小燒杯放入瓶中．
b．關(guān)閉止水夾，點燃紅磷，伸人瓶中，塞好膠塞．
c．待紅磷充分燃燒，一段時間后打開分液漏斗旋塞，向燒杯中緩慢滴入一定量的4mol?L^-1的稀硝酸，鐵粉完全溶解．
氣體產(chǎn)物成分探究
（1）實驗前如何檢查該裝置的氣密性？

 

．
（2）燃燒紅磷的目的是

 

．
（3）為證明氣體產(chǎn)物為NO，步驟c后還缺少的一步主要操作是

 

．
產(chǎn)物中鐵元素價態(tài)探究：
（4）提出合理假設(shè)：
假設(shè)1：產(chǎn)物中只有+2價鐵；假設(shè)2：

 

，
假設(shè)3：產(chǎn)物中既有+2價鐵，又有+3價鐵．
（5）設(shè)計實驗方案，驗證假設(shè)1成立（寫出實驗操作步驟現(xiàn)象和結(jié)論）：

 

．
問題討論：
（6）廣口瓶中熱NaOH溶液的主要作用是

 

．若假設(shè)3成立，且所得溶液中n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=3：1時，則對應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為

 

．

Answer 1

考點：鐵及其化合物的性質(zhì)實驗

專題：實驗題

分析：（1）裝置氣密性檢驗的原理是：通過氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時產(chǎn)生的現(xiàn)象來判斷裝置氣密性的好壞；
（2）利用紅磷燃燒消耗氧氣且生成五氧化二磷固體，除去廣口瓶內(nèi)的氧氣；
（3）一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，一氧化氮為無色，二氧化氮為紅棕色；
（4）根據(jù)Fe元素有+2價、+3價來分析；
（5）依據(jù)二價鐵離子具有還原性能夠被氧化劑氧化成三價鐵，三價鐵遇到硫氰酸根離子顯紅色解答；
（6）氮的氧化物有毒，不能直接排放到空氣中，通入氧氣后可以用氫氧化鈉溶液吸收，防止污染空氣；
依據(jù)反應(yīng)后溶液中二價鐵與三價鐵離子物質(zhì)的量之比，結(jié)合氧化還原反應(yīng)得失電子守恒寫出反應(yīng)的離子方程式．

解答： 解：（1）實驗前檢驗氣密性的方法是：關(guān)閉止水夾，通過分液漏斗向廣口瓶中加水，當(dāng)水不能順利滴下時停止加水，觀察分液漏斗中水位，若水位不下降，則說明裝置氣密性良好；
故答案為：通過分液漏斗向廣口瓶中加水，當(dāng)水不能順利滴下時停止加水，觀察分液漏斗中水位，若水位不下降，則說明裝置氣密性良好；
（2）紅磷能夠在氧氣中燃燒生成固體五氧化二磷，燃燒紅磷的目的除去廣口瓶內(nèi)的氧氣，避免干擾產(chǎn)物成分的檢驗，
故答案為：除去廣口瓶內(nèi)的氧氣，避免干擾產(chǎn)物成分的檢驗；
（3）一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，為證明氣體產(chǎn)物為NO，可以向瓶內(nèi)通入少量氧氣，通過瓶內(nèi)氣體顏色的變化，證明氣體產(chǎn)物為NO；
故答案為：打開止水夾，向瓶內(nèi)通入少量空氣；
（4）Fe元素有+2價、+3價，所以假設(shè)1：產(chǎn)物中只有+2價鐵；假設(shè)2：產(chǎn)物中只有+3價鐵；假設(shè)3：產(chǎn)物中既含有+2價又有+3價鐵元素，
故答案為：產(chǎn)物中只有+3價鐵；
（5）二價鐵離子具有還原性能夠被氧化劑雙氧水氧化成三價鐵離子，三價鐵遇到硫氰酸根離子顯紅色，所以取小燒杯中反應(yīng)溶液少許放入一支試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液不顯紅色，再向其中加少量H₂O₂溶液，溶液顯紅色，則證明假設(shè)1成立；
故答案為：取小燒杯中反應(yīng)溶液少許放入一支試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液不顯紅色，再向其中加少量H₂O₂溶液，溶液顯紅色，則證明假設(shè)1成立；
（6）氮的氧化物有毒，不能直接排放到空氣中，通入氧氣后可以用氫氧化鈉溶液吸收；
反應(yīng)后如果所得溶液中n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=3：1時，說明硝酸與鐵反應(yīng)即生成硝酸亞鐵又生出硝酸鐵，依據(jù)得失電子守恒可知其離子方程式為：4Fe+12H⁺+3NO₃^-=3Fe²⁺+Fe³⁺+3NO↑+6H₂O；
故答案為：實驗結(jié)束后，熱NaOH溶液在充入足量空氣（或氧氣）條件下，將瓶中氮的氧化物完全吸收防止空氣污染；4Fe+12H⁺+3NO₃^-=3Fe²⁺+Fe³⁺+3NO↑+6H₂O．

點評：本題考查了鐵及其化合物的性質(zhì)，側(cè)重考查學(xué)生分析問題設(shè)計實驗的能力，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．