Question

某同學用圖示裝置進行鐵和稀硝酸反應的實驗并進行相關的實驗探究．
a．向廣口瓶內注入足量熱NaOH溶液，將盛有一定質量的純鐵粉的小燒杯放入瓶中．
b．關閉止水夾，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）為證明氣體產物為NO，步驟c后還缺少的一步主要操作是

 

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

 

，
假設3：產物中既有+2價鐵，又有+3價鐵．
（5）設計實驗方案，驗證假設1成立（寫出實驗操作步驟現(xiàn)象和結論）：

 

．
問題討論：
（6）廣口瓶中熱NaOH溶液的主要作用是

 

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

 

．

Answer 1

考點：鐵及其化合物的性質實驗

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)生器與附設的液體構成封閉體系，依據(jù)改變體系內壓強時產生的現(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，除去廣口瓶內的氧氣；
（3）一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮，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)反應后溶液中二價鐵與三價鐵離子物質的量之比，結合氧化還原反應得失電子守恒寫出反應的離子方程式．

解答： 解：（1）實驗前檢驗氣密性的方法是：關閉止水夾，通過分液漏斗向廣口瓶中加水，當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的氧氣，避免干擾產物成分的檢驗，
故答案為：除去廣口瓶內的氧氣，避免干擾產物成分的檢驗；
（3）一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮，為證明氣體產物為NO，可以向瓶內通入少量氧氣，通過瓶內氣體顏色的變化，證明氣體產物為NO；
故答案為：打開止水夾，向瓶內通入少量空氣；
（4）Fe元素有+2價、+3價，所以假設1：產物中只有+2價鐵；假設2：產物中只有+3價鐵；假設3：產物中既含有+2價又有+3價鐵元素，
故答案為：產物中只有+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1成立；
故答案為：取小燒杯中反應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；
反應后如果所得溶液中n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=3：1時，說明硝酸與鐵反應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，側重考查學生分析問題設計實驗的能力，明確物質的性質是解題關鍵，題目難度中等．