Question

20．某化學(xué)興趣小組用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究硝酸與鐵反應(yīng)的產(chǎn)物．

查閱資料得知：
Ⅰ在濃硝酸和活潑金屬反應(yīng)過程中，隨著硝酸濃度的降低，其生成的產(chǎn)物有+4、+2、-3價(jià)等氮的化合物．
Ⅱ常溫時(shí)，NO₂與N₂O₄同時(shí)存在；在低于0℃時(shí)，幾乎只有無色的N₂O₄的晶體存在．
請(qǐng)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?yàn)镃ADB．
A．通入N₂     B．滴入濃HNO₃     C．打開活塞K₁    D．關(guān)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(shí)，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生．
（3）反應(yīng)結(jié)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?jī)?nèi)氣體由無色變?yōu)榧t棕色．裝置D中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+O₂═2NO₂．
（4）C裝置的作用是把NO₂全部轉(zhuǎn)化為N₂O₄晶體，避免在D裝置中對(duì)NO的驗(yàn)證產(chǎn)生干擾．
（5）反應(yīng)停止后，裝置A中無固體剩余．證明裝置A的溶液中是否含有Fe²⁺，選擇的藥品是c．（填序號(hào)）
a．鐵粉   b．氯水    c．KMnO₄溶液    d．硫氰化鉀溶液
（6）檢驗(yàn)是否生成-3價(jià)氮的化合物，應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象及結(jié)論是取少量反應(yīng)后A中溶液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙接近試管口．若試紙變藍(lán)，則A中生成NH₄⁺．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)開始前要先打開A部分的活塞K₁，持續(xù)通一段時(shí)間的氮?dú)庠訇P(guān)閉K₁，排盡裝置中的空氣，滴入濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮和一氧化氮?dú)怏w，干燥后通過裝置C，在低于0℃時(shí)幾乎只有無色的N₂O₄晶體存在，A中的反應(yīng)停止后，打開D中的活塞K₂，并通入氧氣，若反應(yīng)確有NO產(chǎn)生，則D中出現(xiàn)紅棕色氣體，說明有一氧化氮?dú)怏w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(yīng)會(huì)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(yīng)先通氮?dú)馀叛b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(shí)，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應(yīng)進(jìn)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(zhuǎn)化為N₂O₄晶體，防止二氧化氮干擾NO的檢驗(yàn)；
（5）檢驗(yàn)亞鐵離子的試劑為KMnO₄溶液，亞鐵離子被KMnO₄溶液氧化而使KMnO₄溶液退色；
（6）若有-3價(jià)氮的化合物生成，應(yīng)生成NH₄⁺，檢驗(yàn)A溶液中是否有NH₄⁺離子即可．

解答 解：實(shí)驗(yàn)開始前要先打開A部分的活塞K₁，持續(xù)通一段時(shí)間的氮?dú)庠訇P(guān)閉K₁，排盡裝置中的空氣，滴入濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮和一氧化氮?dú)怏w，干燥后通過裝置C，在低于0℃時(shí)幾乎只有無色的N₂O₄晶體存在，A中的反應(yīng)停止后，打開D中的活塞K₂，并通入氧氣，若反應(yīng)確有NO產(chǎn)生，則D中出現(xiàn)紅棕色氣體，說明有一氧化氮?dú)怏w生成，剩余氣體用氫氧化鈉溶液吸收；
（1）因?yàn)橄跛崤c鐵反應(yīng)，隨著硝酸濃度的降低，其生成的產(chǎn)物有+4、+2、-3價(jià)等氮的化合物，則會(huì)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(yīng)先通氮?dú)馀叛b置中的空氣，則由先至后的操作順序?yàn)榇蜷_活塞K₁，通入N₂排凈裝置中的空氣再關(guān)閉活塞K₁，最后再滴入濃HNO₃與鐵反應(yīng)；故答案為：CADB；
（2）常溫時(shí)，鐵和濃硝酸反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜，阻止了鐵和濃硝酸進(jìn)一步反應(yīng)，即產(chǎn)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(shí)，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生；
（3）無色的NO被氧氣氧化生成紅棕色氣體二氧化氮，反應(yīng)方程式為2NO+O₂=2NO₂，故答案為：D瓶?jī)?nèi)氣體由無色變?yōu)榧t棕色；2NO+O₂=2NO₂；
（4）降低溫度，將二氧化氮完全轉(zhuǎn)化為N₂O₄晶體，防止二氧化氮對(duì)NO檢驗(yàn)的干擾；故答案為：把NO₂全部轉(zhuǎn)化為N₂O₄晶體，避免在D裝置中對(duì)NO的驗(yàn)證產(chǎn)生干擾；
（5）因?yàn)閬嗚F離子具有強(qiáng)還原性，所以亞鐵離子易被KMnO₄溶液氧化而使KMnO₄溶液退色，故答案為：c；
（6）生成-3價(jià)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(yàn)銨根離子的方法是：取少量反應(yīng)后A中溶液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙接近試管口．若試紙變藍(lán)，則A中生成NH₄⁺，
故答案為：取少量反應(yīng)后A中溶液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙接近試管口．若試紙變藍(lán)，則A中生成NH₄⁺；

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