题目内容

17．某同学看到“利用零价铁还原NO3-脱除地下水中硝酸盐”的相关资料后，利用如下装置探究铁粉与KNO3溶液的反应．实验步骤及现象如下：
实验步骤实验现象
1．打开弹簧夹，缓慢通入N2
2．加入pH为2.5的0.01mol/L酸性KNO3溶液100mL铁粉部分溶解，溶液呈浅绿色；
铁粉不再溶解后，剩余铁粉表面出现少量白色物质附着．
3．反应停止后，拔掉橡胶塞，将圆底烧瓶取下烧瓶内气体的颜色没有发生变化．
4将剩余固体过滤表面的白色物质变为红褐色．
（1）通入N2并保持后续反应均在N2氛围中进行的实验目的是防止空气中的O2对Fe和NO3-反应的干扰，避免影响反应产物的判断．
（2）白色物质是Fe（OH）2，用化学方程式解释其变为红褐色的原因：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3．
（3）为了探宄滤液的成分，该同学进一步设计了下述实验：
实验步骤实验现象
1．取部分滤液于试管中，向其中加入KSCN溶液溶液液无变化
2．将上述溶液分为两份，一份中滴入氯气；另一份中滴加稀硫酸两份溶液均变为红色
3．另取部分滤液于试管中，向其中加入浓NaOH溶液并加热，在试管口放置湿润的红色石蕊试纸．有气体生成，该气体使红色石蕊试纸变蓝．
（i）根据以上实验现象，可以判断滤液中存在NH4+、Fe2+、NO3-离子．
（ii）步骤2中滴加稀硫酸后溶液会由浅绿色变成红色，请用离子方程式解释其原因3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O．

分析 （1）空气中氧气会影响Fe与硝酸根离子的反应；
（2）铁粉部分溶解，溶液逐渐变为浅绿色，说明有Fe2+生成，酸性减弱Fe2+水解得到Fe（OH）2，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁，颜色变为红褐色；
（3）取部分滤液于试管中，向其中加入KSCN溶液，溶液液无变化说明无铁离子，将上述溶液分为两份，一份中滴入氯气；另一份中滴加稀硫酸，两份溶液均变为红色说明反应生成了铁离子，氯气具有氧化性能氧化亚铁离子生成铁离子，加入硫酸后溶液中硝酸根离子具有氧化性也能氧化亚铁离子，证明含硝酸根离子和亚铁离子，另取部分滤液于试管中，向其中加入浓NaOH溶液并加热，在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，有气体生成，该气体使红色石蕊试纸变蓝，证明原溶液中含铵根离子，溶液中存在亚铁离子、硝酸根离子、铵根离子，亚铁离子含有还原性，硝酸根再酸性条件下具有氧化性，亚铁离子被氧化为铁离子；

解答 解：（1）用氮气排尽装置中空气，避免空气中氧气对Fe与NO3-离子反应的干扰，
故答案为：防止空气中的O2对Fe和NO3-反应的干扰，避免影响反应产物的判断；
（2）铁粉部分溶解，溶液逐渐变为浅绿色，说明有Fe2+生成，待铁粉不再溶解，静置后发现，剩余固体表面有少量白色物，酸性减弱Fe2+水解得到Fe（OH）2，白色物质为氢氧化亚铁，被氧化为氢氧化铁，颜色变为红褐色，反应方程式为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，
故答案为：Fe（OH）2；4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
（3）（i）取部分滤液于试管中，向其中加入KSCN溶液，溶液液无变化说明无铁离子，将上述溶液分为两份，一份中滴入氯气；另一份中滴加稀硫酸，两份溶液均变为红色说明反应生成了铁离子，氯气具有氧化性能氧化亚铁离子生成铁离子，加入硫酸后溶液中硝酸根离子具有氧化性也能氧化亚铁离子，证明含硝酸根离子和亚铁离子，另取部分滤液于试管中，向其中加入浓NaOH溶液并加热，在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，有气体生成，该气体使红色石蕊试纸变蓝，证明原溶液中含铵根离子，溶液中一定存在NH4+、Fe2+、NO3-离子，
故答案为：NH4+、Fe2+、NO3-；
（ii）溶液中存在NH4+、Fe2+、NO3-离子，加入硫酸，发生反应：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，生成的Fe3+和SCN-反应使溶液呈红色，
故答案为：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；

点评 本题考查探究实验方案问题，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础、分析解决问题的能力，注意对基础知识的理解掌握，题目难度中等．

练习册系列答案
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7．二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源．以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例．在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
反应  I：2NH3（g）+CO2（g）?NH2COONH4（s）△H1=-159.47KJ•mol-1
反应 II：NH2COONH4（s）?CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H2=+72.49KJ•mol-1
请回答下列问题：
（l）写出CO2和NH3为原料生成尿素和气态水的热化学反应方程式2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=-86.98kJ•mol-1，反应 II自发进行的条件是高温．
（2）CO2和NH3为原料合成尿素的反应中影响CO2转化率的因素很多，图1为某待定条件下，不同水碳比[$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（C{O}_{2}）}$]和温度影响CO2转化率变化的趋勢曲线．下列说法不正确的是ABCD．
A．温度升髙该反应平衡常数逐渐减小，移走部分尿素平衡向正方向移动
B．当温度低于190℃，随温度升髙CO2转化率逐渐增大，其原因可能是温度升高平衡向正方向移动
C．当温度髙于190℃后，随温度升髙CO2转化率逐渐减小，其原因可能是温度升高发生了副反应
D．其他条件相同时，为提髙CO2的转化率，生产中可以采取的措施是提高水碳比
（3）某研究小组为探究反应I中影响C（CO2）的因素，在恒温下将0.4molNH3和0.2molCO2放入容积为2L的密闭容器中，t1时达到平衡，其c（CO2）随时间t变化趋势曲线如图2所示．则其逆反应的平衡常数为6.25×10-5．若其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L，请画出t1〜t2时间段C（CO2）随时间t变化趋势曲线（t2时达到新的平衡）．

（4）电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如图3，请写出在A电极上发生的电极反应式CO（NH2）2-6e-+8OH-=CO32-+N2↑+6H2O．
8．下列实验操作、实验现象及所得出的结论均正确的是（　　）
选项实验操作实验现象结论
A向Na2SiO3溶液中滴加1滴酚酞，然后逐滴加入稀盐酸至红色退去2min后，出现凝胶酸性：HCl＞H2SiO3
B在SiO2中加入蒸馏水，振荡SiO2溶解SiO2是H2SiO3的酸酐
C常温下，向浓硫酸中投入铁片铁片不溶解常温下，铁与浓硫酸不反应
D向某溶液中先滴加少量氯水，一会儿后滴加KSCN溶液滴加氯水时无明显现象，滴加KSCN溶液后，混合液变成红色原溶液中含有Fe2+，没有Fe3+
A．AB．BC．CD．D
5．下列有关物质检验的操作、现象及结论均正确的是（　　）
选项实验操作及现象实验结论
A向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成该溶液中一定含有SO42-
B向某溶液中滴加NaOH溶液，产生白色沉淀该溶液中一定含有Al3+
C向某溶液中加人NaOH浓溶液，加热，产生的气体能使湿润的 红色石蕊试纸变蓝该溶液中一定含有NH4+
D向某紫红色溶液中加人过量Na2SO3溶液，溶液紫红色褪去该溶液中一定含有MnO4-
A．AB．BC．CD．D
12．下列物质中，含极性共价键的化合物是（　　）
A．NaClB．Cl2C．HClD．H2
2．H2和I2在一定条件下能发生反应：H2（g）+I2（g）?2HI（g），1molH2完全反应放出akJ热量．
已知：
（a、b、c均大于零）
下列说法不正确的是（　　）
A．反应物的总能量高于生成物的总能量
B．断开1molH-H键和1molI-I键所需能量大于断开2molH-I键所需能量
C．断开2molH-I键所需能量约为（c+b+a）kJ
D．向密闭容器中加入2molH2和2molI2，充分反应放出的热量大小2akJ
9．下列实验现象预测正确的是（　　）
A．
实验：振荡后静置，上层溶液颜色保持不变
B．
实验：试管溶液中出现气泡，溶液先出现浑浊后变澄清
C．
实验：微热稀HNO3片刻，溶液中有气泡产生，广口瓶内始终保持无色
D．
实验：加热至混合液呈红褐色，停止加热，该分散系能产生丁达尔效应
6．现有A、B、C、D、E五种短周期非金属元素，其原子序数依次增大．A是原子半径最小的元素，B元素的一种核素可用于考古断代，D元素的s轨道和p轨道上的电子数相等．C、E是同主族元素，它们的核外均有3个未成对电子．请回答下列问题：
（1）基态E原子有5种能量不同的电子．
（2）五种元素中，电负性最大的是O，第一电离能最大的是N（均填元素符号）．
（3）化合物CA3的沸点比化合物BA4的沸点高，其主要原因是NH3分子间能形成氢键．
（4）CD2的立体构型是V型，其中C原子的杂化类型为sp2．
（5）C2A4溶于水电离方式与CA3溶于水电离方式相似，试写出C2A4在水溶液中的电离方程式N2H4+H2O=N2H5++OH-（写一步即可，要求用化学符号来表示）．
（6）开发金属储氢材料是氢能的重要研究方向．MgA2是一种储氢材料，其晶胞结构如图所示已知该晶胞的体积为V cm3，则该晶胞的密度为$\frac{52}{{V{N_A}}}$g•cm-3用V和NA表示）．
7．碘在科研与生活中有重要应用．某兴趣小组用0.50mol•L-1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol•L-1K2S2O8、0.10mol•L-1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响．
已知：S2O2-8+2I-═2SO2-4+I2（慢）
I2+2S2O2-3═2I-+S4O2-6（快）
（1）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：
实验序号体积V/mL
K2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液
①10.00.04.04.02.0
②9.01.04.04.02.0
③8.0Vx4.04.02.0
表中Vx=2mL，理由是理由是保证反应物K2S2O8浓度改变，而其他的不变，才到达实验目的．
（2）已知某条件下，浓度c（S2O2-8）～反应时间t的变化曲线如图，若保持其他条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c（S2O2-8）～t的变化曲线示意图（进行相应的标注）．
（3）向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的S2O32-或Na2S2O3耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，S2O2-3与S2O2-8初始的物质的量需满足的关系为：n（S2O2-3）：n（S2O2-8）＜2：1．
（4）碘也可用作心脏起搏器电源--锂碘电池的材料．
该电池反应为：2Li（s）+I2（s）═2LiI（s）△H
已知：
4Li（s）+O2（g）═2Li2O（s）△H1
4LiI（s）+O2（g）═2I2 （s）+2Li2O（s）△H2
则电池反应的△H=$\frac{△{H}_{1}-△{H}_{1}}{2}$；碘电极作为该电池的正极．

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