题目内容
【题目】某小组研究溶液中Fe2+与NO2-、NO3-的反应。
实验I | 试剂 | 现象 | |
滴管 | 试管 | ||
2mL | 1 mol·L-1FeSO4溶液（pH＝4） | 1 mol·L-1 NaNO2溶液（pH＝8） | a．滴入1滴FeSO4溶液，溶液变黄色，继续滴加，溶液变为棕色。2小时后，无明显变化 |
1 mol·L-1NaNO3溶液（加NaOH溶液至pH＝8） | b．持续滴加FeSO4溶液，无明显变化。 | ||
资料：[Fe(NO)]2+在溶液中呈棕色。[Fe(NO)]2+
Fe2++NO。
（1）研究现象a中的黄色溶液。
①用______溶液（填试剂名称）检出溶液中含有Fe3+。
②甲认为是O2氧化了溶液中的Fe2+。乙认为O2不是主要原因，理由是________________________。
③进行实验Ⅱ，装置如图。证实了Fe2+被NO2-氧化为Fe3+。装置左侧烧杯中的试剂为：______________，实验过程中右侧电极上产生无色气泡，电极反应式为_____________________，左侧烧杯中的现象为：_____________________。
（2）研究现象a中的棕色溶液。
①综合实验Ⅰ和实验Ⅱ，提出假设：现象a中溶液变为棕色可能是NO与溶液中的Fe2+或Fe3+发生了反应。进行实验Ⅲ，证实溶液呈棕色只是因为Fe2+与NO发生了反应。实验Ⅲ的操作和现象是____________________________________________。
②加热实验Ⅰ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。解释产生红褐色沉淀的原因是________________________________________。
（3）研究酸性条件下，溶液中Fe2+与NO2-、NO3-的反应。
序号 | 操作 | 现象 |
ⅰ | 取1 mol·L-1的NaNO2溶液，加醋酸至pH=3，加入1 mol·L-1FeSO4溶液 | 溶液立即变为棕色 |
ⅱ | 取1 mol·L-1的NaNO3溶液，加醋酸至pH=3，加入1 mol·L-1FeSO4溶液 | 无明显变化 |
ⅲ | 分别取0.5 mL 1 mol·L-1的NaNO3溶液与1 mol·L-1的FeSO4溶液，混合，小心加入0.5 mL浓硫酸 | 液体分为两层，稍后，在两层液体界面上出现棕色环 |
①ⅰ中溶液变为棕色的离子方程式是____________________________、Fe2++NO =[Fe(NO)]2+。
②ⅲ中出现棕色的原因是________________________________。
实验结论：本实验条件下，溶液中NO2、NO3的氧化性与溶液的酸碱性等有关。
【答案】 硫氰化钾 ②两个实验过程均有O2，但NaNO3溶液中无明显变化 1mol/L FeSO4溶液（pH=4） NO2+e+H2O== NO↑+2OH 溶液变为黄色 将NO通入FeSO4溶液中，溶液由浅绿色变黄色最后变棕色，将NO通入Fe2(SO4)3溶液中，无明显变化 棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受热生成Fe2+，加热有利于Fe2+被氧化为Fe3+，促进Fe3+水解，产生Fe(OH)3沉淀 Fe2++NO2+2CH3COOH=Fe3++NO↑+H2O+2CH3COO 两层液体界面上H+、NO3与Fe2+反应，生成棕色的[Fe(NO)]2+
【解析】（1）①用硫氰化钾溶液检验Fe3+。
②甲认为是O2氧化了溶液中的Fe2+。乙认为O2不是主要原因，理由是两个实验过程均有O2，但NaNO3溶液中无明显变化。
③根据原电池原理，为了证实了Fe2+被NO2-氧化为Fe3+。装置左侧烧杯中的试剂应为1mol/L FeSO4溶液（pH=4），右侧电极为正极，发生还原反应，NO2被还原成NO，产生无色气体，电极反应式为NO2+e+H2O== NO↑+2OH，左侧烧杯中Fe2+被氧化为Fe3+,因此现象为：溶液变为黄色。
（2）①实验Ⅲ的目的是：证实溶液呈棕色只是因为Fe2+与NO发生了反应，因此实验Ⅲ为对照试验，操作和现象是：将NO通入FeSO4溶液中，溶液由浅绿色变黄色最后变棕色，将NO通入Fe2(SO4)3溶液中，无明显变化。
②加热实验Ⅰ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。原因是棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受热生成Fe2+，加热有利于Fe2+被氧化为Fe3+，促进Fe3+水解，产生Fe(OH)3沉淀。
（3）从表格知，三个实验为对照实验，①ⅰ中溶液变为棕色是NO2在醋酸溶液中将Fe2+氧化为Fe3+，同时生成NO，Fe2++NO =[Fe(NO)]2+，所以离子方程式是Fe2++NO2+2CH3COOH=Fe3++NO↑+H2O+2CH3COO 、Fe2++NO =[Fe(NO)]2+。
②ⅲ中出现棕色原因是两层液体界面上H+、NO3与Fe2+反应，生成棕色的[Fe(NO)]2+
。
