Question

【题目】硝酸铁具有较强的氧化性，易溶于水，乙醇等，微溶于浓硝酸。可用于金属表面化学抛光剂。

(1)制备硝酸铁

取100mL 8mol· L-1硝酸于a中，取 5.6g铁屑于b中，水浴保持反应温度不超过70℃。

①b中硝酸与铁屑混合后，铁屑溶解，溶液变黄色，液面上方有红棕色气体。写出b中发生反应的离子方程式：_______。

②若用实验制得的硝酸铁溶液，获取硝酸铁晶体，应进行的操作是：将溶液小心加热浓缩、_________、___________，用浓硝酸洗涤、干燥。

(2)探究硝酸铁的性质。用硝酸铁晶体配制0.1mol·L-1硝酸铁溶液，溶液呈黄色，进行实验如下：

实验一：硝酸铁溶液与银反应：

i.测0.1mol·L-1硝酸铁溶液pH约等于1.6 。

ii.将5mL 0.1mol·L-1硝酸铁溶液加到有银镜的试管中，约1min银镜完全溶解。使银镜溶解的反应原理有两个反应：

a. Fe3+使银镜溶解 b. NO3-使银镜溶解

①证明Fe3+使银镜溶解，应辅助进行的实验操作是_________。

②用5mL __________溶液，加到有银镜的试管中，约1.2min银镜完全溶解。证明NO3-使银镜溶解。

③为进一步研究溶解过程，用5mLpH约等于1.6的0.05mol·L-1硫酸铁溶液，加到有银镜的试管中，约10min银镜完全溶解。

实验二：硝酸铁溶液与二氧化硫反应，用如图所示装置进行实验：

i.缓慢通入SO2，溶液液面上方出现红棕色气体，溶液仍呈黄色。

ii.继续持续通入SO2，溶液逐渐变为深棕色。

已知：Fe2++NO[Fe(NO)]2+(深棕色)

④步骤i反应开始时，以NO3-氧化SO2为主，理由是：_________。

⑤步骤ii后期反应的离子方程式是__________。

(3)由以上探究硝酸铁的性质实验得出的结论是__________。

Answer 1

【答案】Fe + 3NO3- + 6H+＝Fe3+ + 3NO2↑ + 3H2O 降温结晶 过滤 取反应后的溶液，加几滴铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀 0.1mol·L-1硝酸钠和0.2mol·L-1硝酸的混合溶液或者pH约等于1.6的0.3mol·L-1硝酸钠和硝酸的混合溶液 实验二的步骤i中未观察到溶液变为深棕色，说明没有Fe2+生成 2Fe3+ + SO2 + 2H2O ＝ 2Fe2+ + SO42- + 4H+ 在pH约等于1.6 0.1mol·L-1硝酸铁溶液中， Fe3+、NO3-都有氧化性，其中以NO3-氧化性为主。

【解析】

(1)①硝酸与铁屑混合后，铁屑溶解，溶液变黄色，液面上方有红棕色气体，生成了硝酸铁、二氧化氮和水，据此写离子方程式；

②根据溶液提取晶体的操作回答；

(2) ①如果Fe3+使银镜溶解，则铁的化合价降低变为Fe2+，证明Fe2+的存在即可；

②证明NO3-使银镜溶解，采用控制变量法操作；

④溶液液面上方出现红棕色气体，溶液仍呈黄色；

⑤根据继续持续通入SO2，溶液逐渐变为深棕色，已知：Fe2++NO[Fe(NO)]2+(深棕色)，有Fe2+的生成；

(3)总结实验一和实验二可知答案。

(1)①硝酸与铁屑混合后，铁屑溶解，溶液变黄色，液面上方有红棕色气体，生成了硝酸铁、二氧化氮和水，离子方程式为：Fe + 3NO3- + 6H+＝Fe3+ + 3NO2↑ + 3H2O，故答案为：Fe + 3NO3- + 6H+＝Fe3+ + 3NO2↑ + 3H2O；

②由硝酸铁溶液，获取硝酸铁晶体，应进行的操作是：将溶液小心加热浓缩、降温结晶、过滤、用浓硝酸洗涤、干燥，故答案为：降温结晶；过滤；

(2) ①如果Fe3+使银镜溶解，则铁的化合价降低变为Fe2+，证明Fe2+的存用铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀即可，故答案为：取反应后的溶液，加几滴铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀；

②证明NO3-使银镜溶解，采用控制变量法操作，即加入的为0.1mol·L-1硝酸钠和0.2mol·L-1硝酸的混合溶液或者pH约等于1.6的0.3mol·L-1硝酸钠和硝酸的混合溶液，故答案为：0.1mol·L-1硝酸钠和0.2mol·L-1硝酸的混合溶液或者pH约等于1.6的0.3mol·L-1硝酸钠和硝酸的混合溶液；

④实验二的步骤i中未观察到溶液变为深棕色，说明没有Fe2+生成，故答案为：实验二的步骤i中未观察到溶液变为深棕色，说明没有Fe2+生成；

⑤根据继续持续通入SO2，溶液逐渐变为深棕色，已知：Fe2++NO[Fe(NO)]2+(深棕色)，有Fe2+的生成，离子方程式为：2Fe3+ + SO2 + 2H2O ＝ 2Fe2+ + SO42- + 4H+，故答案为：2Fe3+ + SO2 + 2H2O ＝ 2Fe2+ + SO42- + 4H+；

(3)总结实验一和实验二可知，在pH约等于1.6 0.1mol·L-1硝酸铁溶液中， Fe3+、NO3-都有氧化性，其中以NO3-氧化性为主，故答案为：在pH约等于1.6 0.1mol·L-1硝酸铁溶液中， Fe3+、NO3-都有氧化性，其中以NO3-氧化性为主。