Question

粉末試樣X是由Fe和Fe₂O₃組成的混合物．現(xiàn)進行如圖1實驗

（1）操作甲的名稱是

 

（2）X中Fe和Fe₂O₃物質(zhì)的量之比為

 

．
（3）200mL溶液Y中存在多種陽離子，且在滴加NaOH溶液的過程中有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生．已知在步驟①中，只收集到標準狀況下896mL NO氣體．請將溶液Y中存在的陽離子符號及其濃度填入下表．

陽離子	陽離子濃度（mol/L）
H+	0.5

（4）步驟①中發(fā)生的化學變化有多個，請寫出其中任意一個反應的化學方程式：

 

．
（5）請在圖2中畫出在200mL溶液Y中，加人NaOH物質(zhì)的量與生成的Fe（OH）₃物質(zhì)的量的關系曲線．

Answer 1

分析：（1）流程分析②的操作甲是得到沉淀，操作為過濾；
（2）流程分析判斷，最后得到的紅褐色固體為Fe₂O₃，物質(zhì)的量=

16g

160g/mol

=0.1mol，依據(jù)鐵元素守恒結(jié)合樣品質(zhì)量列式計算得到；
（3）200mL溶液Y中存在多種陽離子，且在滴加NaOH溶液的過程中有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，判斷Y溶液中含有銨根離子，已知在步驟①中，只收集到標準狀況下896mL NO氣體，說明做氧化劑的硝酸物質(zhì)的量=n（NO）=

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，表格中氫離子物質(zhì)的量=0.2L×0.5mol/L=0.1mol，說明剩余硝酸物質(zhì)的量為0.1mol，依據(jù)得到的紅褐色固體為氧化鐵，計算得到鐵元素物質(zhì)的量為0.2mol，所以含有鐵離子的濃度為1mol/L，結(jié)合溶液中電荷守恒計算銨根離子濃度；
（4）步驟1中可能是鐵和吸收反應書寫硝酸鐵，一氧化氮和水，或鐵和硝酸反應生成硝酸鐵、硝酸銨和水，氧化鐵和硝酸反應生成硝酸鐵和水等反應；
（5）上述計算可知Fe³⁺物質(zhì)的量，隨加入氫氧化鈉量的增多，氫氧化鐵沉淀量增大，達到最大后不再變化，據(jù)此畫出變化圖象．

解答：解：（1）依據(jù)流程分析②的操作甲是得到沉淀，實驗操作為過濾操作，故答案為：過濾；
（2）最后得到的紅褐色固體為Fe₂O₃，物質(zhì)的量=

16g

160g/mol

=0.1mol，鐵元素物質(zhì)的量為0.2mol，設樣品中Fe物質(zhì)的量為x，F(xiàn)e₂O₃物質(zhì)的量為y，得到：
x+2y=0.2 
56x+160y=13.12
x=0.12mol
y=0.04mol
X中Fe和Fe₂O₃物質(zhì)的量之比=0.12：0.04=3：1，
故答案為：3：1；
（3）200mL溶液Y中存在多種陽離子，且在滴加NaOH溶液的過程中有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，判斷Y溶液中含有銨根離子，已知在步驟①中，只收集到標準狀況下896mL NO氣體，說明做氧化劑的硝酸物質(zhì)的量=n（NO）=

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，做氧化劑的硝酸為水層一氧化氮和銨根離子的硝酸，表格中氫離子物質(zhì)的量=0.2L×0.5mol/L=0.1mol，說明剩余硝酸物質(zhì)的量為0.1mol，依據(jù)得到的紅褐色固體為氧化鐵，計算得到鐵元素物質(zhì)的量為0.2mol，所以含有鐵離子的濃度為1mol/L，結(jié)合溶液中電荷守恒計算銨根離子濃度，溶液中硝酸根離子物質(zhì)的量=0.2×4-0.04-c（NH₄⁺）×0.2，c（HNO₃）=1×4-0.2-（NH₄⁺）×1，
c（H⁺）+c（NH₄⁺）+3c（Fe³⁺）=c（NO₃^-），0.5+c（NH₄⁺）+1×3=1×4-0.2-c（NH₄⁺）×1，c（NH₄⁺）=0.15mol/L，
故答案為：Fe³⁺；1；NH₄⁺；0.15mol；
（4）計算得到鐵元素物質(zhì)的量為0.2mol，生成最大量氫氧化鐵沉淀為0.2mol，隨加入氫氧化鈉溶液增多達到最大量沉淀后，沉淀質(zhì)量不再變化，據(jù)此畫出好圖象為：，
故答案為：．

點評：本題考查了實驗探究物質(zhì)性質(zhì)和產(chǎn)物組成的分析判斷，元素守恒的計算應用，氧化還原反應電子守恒的計算分析，溶液中離子種類判斷，電荷守恒的計算，題目難度較大．