Question

甲、乙探究小組同學(xué)對(duì)鐵及其化合物的性質(zhì)進(jìn)行了探究，試回答下列問題：
（1）甲組同學(xué)利用如圖裝置探究鐵與濃H₂SO₄的反應(yīng)．過量的鐵粉與一定量的濃硫酸加熱時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

①檢驗(yàn)該裝置的氣密性的方法是

 

②氣體成分是

 

③取少量反應(yīng)后的溶液，先滴加少量新制氯水，再滴加KSCN溶液，呈現(xiàn)血紅色，繼續(xù)滴加過量新制氯水，紅色褪去，分析其可能的原因是：
A．溶液中Fe³⁺被氧化程更高價(jià)態(tài)的鐵；
B．

 

；
C．

 

．
請(qǐng)用合適的化學(xué)試劑，驗(yàn)證結(jié)論A是否正確．
可選擇試劑有：0.1mol/L FeCl₃溶液、1mol/L FeCl₂溶液、1mol/L KSCN溶液、新制氯水、一定濃度的H₂O₂溶液．操作為

 

、現(xiàn)象及相關(guān)結(jié)論為

 

．
（2）乙組同學(xué)做了鐵及其氧化物與稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)．取mgFe與FeO組成的混合物與含2molHNO₃溶質(zhì)的稀硝酸充分反應(yīng)，若HNO₃只被還原成NO，且反應(yīng)結(jié)束后溶液中完全是Fe³⁺，則固體混合物質(zhì)量m的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）濃硫酸和過量的鐵在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸亞鐵和二氧化硫氣體，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的濃度逐漸降低，稀硫酸和鐵反應(yīng)生成氫氣，可用加熱的方法形成壓強(qiáng)差來檢驗(yàn)氣密性，取少量反應(yīng)后的溶液，先滴加少量新制氯水，再滴加KSCN溶液，呈現(xiàn)血紅色，繼續(xù)滴加過量新制氯水，紅色褪去，可能存在的情況是溶液中Fe³⁺被氧化程更高價(jià)態(tài)的鐵、溶液中SCN^-被氧化或溶液中Fe³⁺及SCN^-均被氧化，可用試劑的反滴加法檢驗(yàn)；
（2）假設(shè)反應(yīng)物為Fe和FeO兩種情況，利用端值法計(jì)算．

解答： 解：（1）濃硫酸和過量的鐵在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸亞鐵和二氧化硫氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+2H₂SO₄（濃）

△   .

FeSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Fe+2H₂SO₄（濃）

△   .

FeSO₄+SO₂↑+2H₂O；
①檢查氣密性，可向量筒中加入一定體積的蒸餾水至沒過導(dǎo)管末端，用酒精燈微熱圓底燒瓶，若導(dǎo)管末端出現(xiàn)氣泡，且停止加熱后，導(dǎo)管中出現(xiàn)一段穩(wěn)定的液柱，說明裝置氣密性良好，
故答案為：向量筒中加入一定體積的蒸餾水至沒過導(dǎo)管末端，用酒精燈微熱圓底燒瓶，若導(dǎo)管末端出現(xiàn)氣泡，且停止加熱后，導(dǎo)管中出現(xiàn)一段穩(wěn)定的液柱，說明裝置氣密性良好；
②濃硫酸和過量的鐵在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸亞鐵和二氧化硫氣體，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的濃度逐漸降低，稀硫酸和鐵反應(yīng)生成氫氣，
故答案為：SO₂及H₂；
 ③取少量反應(yīng)后的溶液，先滴加少量新制氯水，再滴加KSCN溶液，呈現(xiàn)血紅色，繼續(xù)滴加過量新制氯水，紅色褪去，可能存在的情況是溶液中Fe³⁺被氧化程更高價(jià)態(tài)的鐵、溶液中SCN^-被氧化或溶液中Fe³⁺及SCN^-均被氧化，
如果是溶液中的+3價(jià)鐵被氧化為更高的價(jià)態(tài)，可再加FeCl₃溶液，在已褪色的溶液中取出溶液少許于另一試管中，再加入適量的1mol/L的FeCl₃溶液；如果溶液紅色復(fù)原，則結(jié)論A正確；反之亦然，
故答案為：溶液中SCN^-被氧化；溶液中Fe³⁺及SCN^-均被氧化；在已褪色的溶液中取出溶液少許于另一試管中，再加入適量的1mol/L的FeCl₃溶液；如果溶液紅色復(fù)原，則結(jié)論A正確，反之亦然；
（2）設(shè)固體全部為Fe，且物質(zhì)的量為xmol，失去3xmol電子，反應(yīng)生成Fe（NO₃）₃和NO，則生成NO的物質(zhì)的量為xmol，F(xiàn)e（NO₃）₃的物質(zhì)的量為3xmol，
則有：n（N0）+3n（Fe（NO₃）₃）=4xmol=2mol，
x=0.5，
m（Fe）=0.5mol×56g/mol=28g，
如固體全部為FeO，且物質(zhì)的量為ymol，失去ymol電子，反應(yīng)生成Fe（NO₃）₃和NO，則生成NO的物質(zhì)的量為

1

3

ymol，F(xiàn)e（NO₃）₃的物質(zhì)的量為3ymol，
則有：n（N0）+3n（Fe（NO₃）₃）=（3y+

1

3

y）mol=2mol，
y=0.6mol，
m（FeO）=0.6mol×72g/mol=43.2g，
則固體混合物質(zhì)量m的取值范圍是，
故答案為：28＜m＜43.2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究和混合物的計(jì)算，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力的考查，注意把握實(shí)驗(yàn)的方法和端值法的計(jì)算的思路，難度中等．