Question

【题目】某小组以亚硝酸钠（NaNO2）溶液为研究对象，探究NO2-的性质。

实验	试剂		编号及现象
	滴管	试管
2mL	1%酚酞溶液	1 mol·L-1 NaNO2溶液	实验I：溶液变为浅红色，微热后红色加深
	1 mol·L-1 NaNO2溶液	0.1 mol·L-1 KMnO4 溶液	实验II：开始无明显变化，向溶液中滴加稀硫酸后紫色褪去
	KSCN溶液	1 mol·L-1 FeSO4 溶液（pH=3）	实验III：无明显变化
	1 mol·L-1 NaNO2溶液	1 mol·L-1 FeSO4 溶液（pH=3）	实验IV：溶液先变黄，后迅速变为棕色，滴加KSCN溶液变红

资料：[Fe(NO)]2+在溶液中呈棕色。

（1）结合化学用语解释实验I“微热后红色加深”的原因 ______

（2）实验II证明NO2-具有_____性， 从原子结构角度分析原因_________

（3）探究实验IV中的棕色溶液

①为确定棕色物质是NO与Fe2+，而非Fe3+发生络合反应的产物，设计如下实验，请补齐实验方案。

实验	溶液a	编号及现象
	1 mol·L-1FeSO4溶液（pH=3）	i．溶液由___色迅速变为___色
	___________________	ii．无明显变化

②加热实验IV中的棕色溶液，有气体逸出，该气体在接近试管口处变为红棕色，溶液中有红褐色沉淀生成。解释上述现象产生的原因_________。

（4）络合反应导致反应物浓度下降，干扰实验IV中氧化还原反应发生及产物检验。小组同学设计实验V：将K闭合后电流表指针发生偏转，向左侧滴加醋酸后偏转幅度增大。

①盐桥的作用是____________________________

②电池总反应式为______________________

实验结论：NO2-在一定条件下体现氧化性或还原性，氧还性强弱与溶液酸碱性等因素有关。

Answer 1

【答案】NO2-发生水解反应NO2-+H2OHNO2+OH-，温度升高水解平衡正向移动，碱性增强，溶液红色加深 还原性 N原子最外层5个电子（可用原子结构示意图表示），+3价不稳定，易失电子，体现还原性 浅绿色 棕色 0.5mol·L1Fe2（SO4）3溶液（pH=3） 棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受热生成NO和Fe2+，NO被空气氧化为NO2，加热有利于Fe2+被氧化为Fe3+，促进Fe3+水解，产生Fe(OH)3沉淀 阻碍Fe2+与NO接触，避免络合反应发生 Fe2+ +NO2-+2H+= Fe3+ +NO↑+H2O

【解析】

（1）根据实验I的现象说明NaNO2为强碱弱酸盐，NO2-发生水解反应NO2-+H2OHNO2+OH-，温度升高水解平衡正向移动，碱性增强，溶液红色加深；

（2）N原子最外层5个电子，NO2-中N为+3价不稳定，易失电子，体现还原性；

（3）①若要证明棕色物质是NO与Fe2+，而非Fe3+发生络合反应的产物，需要作对照实验，即向pH均为3，含Fe2+和Fe3+浓度均为1mol/L的FeSO4溶液和Fe2（SO4）3溶液中通入NO，若通入FeSO4溶液出现溶液由浅绿色迅速变为棕色，而通入Fe2（SO4）3溶液无现象，则可证明；

②加热实验IV中的棕色溶液，有气体逸出，该气体在接近试管口处变为红棕色，说明加热后生成了NO气体；溶液中有红褐色沉淀生成，说明生成了Fe(OH)3，据此解答；

（4）①将K闭合后电流表指针发生偏转，向左侧滴加醋酸后偏转幅度增大，由图可知，该装置构成了原电池，两电极分别产生NO和Fe3+，U形管中间盐桥的作用是阻碍Fe2+与NO接触，避免络合反应发生；

②两电极反应式相加得总反应式。

（1）根据实验I的现象说明NaNO2为强碱弱酸盐，NO2-发生水解反应NO2-+H2OHNO2+OH-，温度升高水解平衡正向移动，碱性增强，溶液红色加深，所以在2mL1 mol·L-1 NaNO2溶液中滴加酚酞溶液出现溶液变为浅红色，微热后红色加深，

故答案为：NO2-发生水解反应NO2-+H2OHNO2+OH-，温度升高水解平衡正向移动，碱性增强，溶液红色加深；

（2）根据实验II说明NaNO2溶液与KMnO4 溶液在酸性条件下发生氧化还原反应而使KMnO4 溶液的紫色褪去，即KMnO4被还原，说明NO2-具有还原性。NO2-具有还原性的原因是：N原子最外层5个电子（可用原子结构示意图表示），+3价不稳定，易失电子，体现还原性，

故答案为：还原性；N原子最外层5个电子（可用原子结构示意图表示），+3价不稳定，易失电子，体现还原性；

（3）①实验IV在FeSO4 溶液（pH=3）中滴加NaNO2溶液，溶液先变黄，后迅速变为棕色，滴加KSCN溶液变红，说明有Fe3+生成，NO2-被还原为NO。若要证明棕色物质是是NO与Fe2+，而非Fe3+发生络合反应的产物，需要作对照实验，即向pH均为3，含Fe2+和Fe3+浓度均为1mol/L的FeSO4溶液和Fe2（SO4）3溶液中通入NO，若通入FeSO4溶液出现溶液由浅绿色迅速变为棕色，而通入Fe2（SO4）3溶液无现象，则可证明；

故答案为：浅绿色；棕色；0.5mol·L1Fe2（SO4）3溶液（pH=3）；

②加热实验IV中的棕色溶液，有气体逸出，该气体在接近试管口处变为红棕色，说明加热后生成了NO气体；溶液中有红褐色沉淀生成，说明生成了Fe(OH)3，原因是棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受热生成NO和Fe2+，NO被空气氧化为NO2，加热有利于Fe2+被氧化为Fe3+，促进Fe3+水解，产生Fe(OH)3沉淀，

故答案为：棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受热生成NOspan>和Fe2+，NO被空气氧化为NO2，加热有利于Fe2+被氧化为Fe3+，促进Fe3+水解，产生Fe(OH)3沉淀；

（4）①将K闭合后电流表指针发生偏转，向左侧滴加醋酸后偏转幅度增大，由图可知，该装置构成了原电池，两电极分别产生NO和Fe3+，U形管中间盐桥的作用是阻碍Fe2+与NO接触，避免络合反应发生；

故答案为：阻碍Fe2+与NO接触，避免络合反应发生；

②该原电池负极反应为：Fe2+-e-= Fe3+，正极反应为NO2-+e-+2H+=NO↑+H2O，所以电池总反应式为Fe2+ +NO2-+2H+= Fe3+ +NO↑+H2O；

故答案为：Fe2+ +NO2-+2H+= Fe3+ +NO↑+H2O。