Question

2．某化學興趣小組用下圖所示裝置（加熱裝置未畫出）進行實驗，探究硝酸與鐵反應的產物．

查閱資料得知：
Ⅰ．在濃硝酸和活潑金屬反應過程中，隨著硝酸濃度的降低，其生成的產物有+4、+2、-3價等氮的化合物．
Ⅱ．常溫時，NO₂與N₂O₄同時存在；在低于0℃時，幾乎只有無色的N₂O₄的晶體存在．
請回答下列問題：
（1）裝置中各儀器裝入試劑后，接下來由先至后的操作順序為CADB．
A．通入N₂
B．滴入濃硝酸
C．打開活塞K1
D．關閉活塞K1
（2）裝置A中，滴入濃硝酸加熱前沒有明顯現(xiàn)象的原因是常溫時，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應進一步發(fā)生．
（3）反應結束后，打開裝置D中的活塞K₂，并通入氧氣，鐵完全溶解于濃硝酸后生成的NO₂氣體中含有NO的現(xiàn)象為D瓶內氣體由無色變?yōu)榧t棕色．裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為2NO+O₂=2NO₂．
（4）C裝置的作用是把NO₂全部轉化為N₂O₄晶體，避免在D裝置中對NO的驗證產生干擾．
（5）反應停止后，裝置A中無固體剩余．驗證裝置A的溶液中是否含有Fe²⁺，選擇的藥品是c．（填序號）
a．鐵粉　b．氯水　c．KMnO₄溶液　d．硫氰化鉀溶液
（6）檢驗是否生成-3價氮的化合物，應進行的實驗操作、現(xiàn)象及結論是取少量反應后A中溶液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口．若試紙變藍，則A中生成NH₄⁺．

Answer 1

分析 實驗開始前要先打開A部分的活塞K₁，持續(xù)通一段時間的氮氣再關閉K₁，排盡裝置中的空氣，滴入濃硝酸反應生成二氧化氮和一氧化氮氣體，干燥后通過裝置C，在低于0℃時幾乎只有無色的N₂O₄晶體存在，A中的反應停止后，打開D中的活塞K₂，并通入氧氣，若反應確有NO產生，則D中出現(xiàn)紅棕色氣體，說明有一氧化氮氣體生成，剩余氣體用氫氧化鈉溶液吸收．
（1）依據(jù)硝酸與鐵反應會生成NO，又因NO易被空氣中的氧氣氧化，所以各儀器裝入試劑后應先通氮氣排裝置中的空氣；
（2）依據(jù)常溫下鐵在濃硝酸中發(fā)生鈍化分析，常溫時，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應進一步發(fā)生；
（3）NO被氧氣氧化生成紅棕色氣體二氧化氮；
（4）把NO₂全部轉化為N₂O₄晶體，防止二氧化氮干擾NO的檢驗；
（5）檢驗亞鐵離子的試劑為KMnO₄溶液，亞鐵離子被KMnO₄溶液氧化而使KMnO₄溶液褪色；
（6）若有-3價氮的化合物生成，應生成NH₄⁺，檢驗A溶液中是否有NH₄⁺離子即可．

解答 解：（1）因為硝酸與鐵反應，隨著硝酸濃度的降低，其生成的產物有+4、+2、-3價等氮的化合物，則會生成NO，又因NO易被空氣中的氧氣氧化，所以各儀器裝入試劑后應先通氮氣排裝置中的空氣，則實驗開始前要先打開A部分的活塞K₁（C），持續(xù)通一段時間的氮氣（A）再關閉K₁（D），排盡裝置中的空氣，最后再滴入濃HNO₃（B）與鐵反應，
故答案為：CADB；
（2）常溫時，鐵和濃硝酸反應生成一層致密的氧化物薄膜，阻止了鐵和濃硝酸進一步反應，即產生鈍化現(xiàn)象，所以滴入濃硝酸加熱前沒有明顯現(xiàn)象，
故答案為：常溫時，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應進一步發(fā)生；
（3）反應結束后，打開裝置D中的活塞K₂，并通入氧氣，鐵完全溶解于濃硝酸后生成的二氧化氮氣體中含有NO，無色的NO被氧氣氧化生成紅棕色氣體二氧化氮，反應方程式為2NO+O₂=2NO₂，
故答案為：D瓶內氣體由無色變?yōu)榧t棕色；2NO+O₂=2NO₂；
（4）常溫下，二氧化氮和四氧化二氮同時存在，降低溫度，在低于0℃時，機務只有無色的四氧化二氮晶體存在，裝置C將二氧化氮完全轉化為N₂O₄晶體，防止二氧化氮對NO檢驗的干擾，
故答案為：把NO₂全部轉化為N₂O₄晶體，避免在D裝置中對NO的驗證產生干擾；
（5）因為亞鐵離子具有強還原性，所以亞鐵離子易被KMnO₄溶液氧化而使KMnO₄溶液褪色，
故答案為：c；
（6）生成-3價氮的化合物是氨氣，氨氣極易溶于水生成氨水，氨水電離生成銨根離子，檢驗銨根離子的方法是：取少量反應后A中溶液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口．若試紙變藍，則A中生成NH₄⁺，
故答案為：取少量反應后A中溶液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口．若試紙變藍，則A中生成NH₄⁺．

點評 本題考查鐵、硝酸的性質，銨根離子、亞鐵離子的檢驗是高考熱點，注意：常溫時，鐵和濃硝酸不是不反應，而是發(fā)生了鈍化現(xiàn)象，阻止了進一步反應，為易錯點，題目難度中等．