Question

如图1所示是实验室中制取气体的一种简易装置．

（1）请简述检验它的气密性的方法．
（2）利用如图1所示装置制取气体时，可适用的反应条件和反应物状态为

 

．
某同学设计如图2所示装置，用粗铁粒与16.9%稀硝酸反应制取NO气体并探究产物中铁的价态．请回答有关问题．
（3）已知16.9%稀硝酸的密度为1.10g?cm^-3，则其物质的量浓度为

 

（计算结果保留两位小数）．若用63%的硝酸配制16.9%稀硝酸500mL，所需的玻璃仪器有量筒、玻璃棒、烧杯、

 

．
（4）实验开始时，先打开止水夹a、关闭止水夹b时，A装置的干燥管中观察到的现象是

 

．B装置烧杯中液体的作用是

 

．当A装置中气体几乎无色时，打开止水夹b，关闭止水夹a，可用C装置收集NO气体．
（5）现有仪器和药品：试管和胶头滴管，0.1mol?L^-1 KSCN溶液、0.2mol?L^-1酸性KMnO₄溶液、0.1mol?L^-1 KI溶液、氯水等．请你设计一个简单实验，探究A装置烧杯里完全反应后含铁可能的价态，填写下列实验报告．

实验步骤	操作	现象与结论
第一步	取少量液体装于试管，向试管中滴入几滴KSCN溶液．
第二步		若溶液紫色褪去，则说明含有Fe2+； 若无明显变化，则说明不含Fe2+．

 

Answer 1

分析：（1）利用压强差检验装置的气密性；
（2）该装置属于固液混合不加热型装置，根据反应物的状态和反应条件来确定制取的气体；
（3）c=

1000ρw

M

mol/L；根据仪器的作用选取仪器；
（4）铁和稀硝酸反应生成无色的一氧化氮，一氧化氮能被空气氧化生成二氧化氮；二氧化氮能被碱液吸收；
（5）铁离子能和硫氰化钾溶液反应络合物而使溶液呈血红色，亚铁离子和硫氰化钾溶液不反应；
亚铁离子能被酸性高锰酸钾氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，铁离子不能被酸性高锰酸钾溶液氧化．

解答：解：（1）利用压强差检验装置的气密性，检验方法是：关闭止水夹，从左管处加水，使U形管两端形成液面差，一段时间后，液面差没有变化，说明气密性良好，
故答案为：关闭止水夹，从左管处加水，使U形管两端形成液面差，一段时间后，液面差没有变化，说明气密性良好；
（2）该装置属于固液混合不加热型装置，用有孔隔板放置固体，所以反应物必须是不溶于水的块状固体，且该反应不需要加热，故答案为：不溶于水的块状固体、不需要加热而反应生成的；
（3）c=

1000ρw

M

=

1000×1.10×16.9%

63

mol/L=2.95mol/L；配制500mL溶液，故需要500mL的容量瓶，定容时用到胶头滴管，
故答案为：2.95mol/L；500mL容量瓶、胶头滴管；
（4）铁和稀硝酸反应生成一氧化氮，一氧化氮会迅速被氧化为二氧化氮，所以A装置的干燥管中观察到的现象是：铁粒逐渐溶解，有气泡产生，干燥管上方出现红棕色气体；二氧化氮有毒，属于酸性气体，可以用烧碱溶液吸收，
故答案为：铁粒逐渐溶解，有气泡产生，干燥管上方出现红棕色气体；吸收NO₂；
（5）铁离子能和硫氰化钾溶液反应生成络合物而使溶液呈血红色，亚铁离子和硫氰化钾溶液不反应；
亚铁离子能被酸性高锰酸钾氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，铁离子不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，
如果向溶液中滴加硫氰化钾溶液，溶液变为血红色就说明含有铁离子，否则不含铁离子；
如果向溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，如果酸性高锰酸钾溶液褪色，就说明含有亚铁离子，否则不含亚铁离子，
故答案为：若溶液呈血红色，则说明含Fe³⁺，若不显血红色，证明没有Fe³⁺；
取少量液体装于试管，向试管中滴入几滴酸性KMnO₄溶液．

点评：本题考查了实验方案的设计、装置气密性的检验、反应装置的选取等知识点，明确物质的性质是解本题关键，根据物质的性质设计实验，实验设计是高考的难点，会根据实验目的描述实验步骤、实验现象，由此得出的结论，难度较大．