题目内容
【题目】某小组同学为比较酸性条件下NO3-、SO42-、Fe3+的氧化性强弱,设计如下实验(夹持仪器已略去,装置的气密性已检验)。
实验记录如下:
实验操作 | 实验现象 | |
I | 打开活塞c,将过量稀HNO3加入装置B中,关闭活塞c | B中浅绿色溶液立即变为深棕色;一段时间后,溶液最终变为黄色。 |
II | 用注射器取出少量B装置中的溶液,加入KSCN溶液 | 溶液变为红色。 |
III | 打开活塞b,向A装置中加入足量硫酸,关闭活塞b | A中产生气体;B中有气泡,液面上有少量红棕色气体生成。 |
IV | 一段时间后,用注射器取出少量B装置中的溶液,…… | …… |
V | 打开活塞a,通入一段时间空气 | ———— |
请回答下列问题:
(1)保存Fe(NO3)2溶液时,常加入铁粉,目的是(用化学方程式表示)________。
(2)实验I中,发生反应的离子方程式是________。
(3)资料表明,Fe2+能与NO结合形成深棕色物质[Fe(NO)]2+: Fe2++ NO[Fe(NO)]2+
用平衡移动原理解释实验I中溶液由深棕色变为黄色的原因是________________________。
(4)分析实验现象,同学们得出了结论。则:
① 实验IV的后续操作是________________,观察到的现象是________________。
② 由实验得出的结论是_______________________。
(5)实验反思
① 实验操作V的目的是_______________________________________。
② 实验操作III,开始时B中溶液的颜色并无明显变化,此时溶液中发生反应的离子方程式是________。
③ 有同学认为装置中的空气会干扰实验结论的得出,应在实验前通一段时间的氮气。你是否同意该看法,理由是________________________________________。
【答案】(1)2Fe(NO3)3+ Fe = 3Fe(NO3)2
(2)3Fe2++ NO3-+ 4H+= 3Fe3++ NO↑+ 2H2O
(3)Fe2+被稀硝酸氧化为Fe3+,使溶液中c(Fe2+)逐渐下降(同时NO的逐渐逸出,也使溶液中c(NO)逐渐下降),平衡Fe2++ NO[Fe(NO)]2+左移,溶液棕色褪去,显示出Fe3+的黄色。
(4)① 加入K3[Fe(CN)6]溶液 生成蓝色沉淀
② 氧化性:NO3-﹥Fe3+﹥SO42-
(5)① 将装置中的SO2、NO、NO2等气体排进NaOH溶液中吸收,防止污染大气
② 3SO2+ 2NO3-+ 2H2O = 3SO42-+ 2NO+ 4H+
③ 不同意,
a.实验I中溶液变棕色,有NO生成,说明硝酸氧化Fe2+:氧化性NO3-﹥Fe3+;
b.实验IV中溶液中检出Fe2+,说明二氧化硫还原了Fe3+:氧化性Fe3+﹥SO42-;
与装置中是否有氧气无关。
【解析】
硝酸和Fe(NO3)2溶液发生氧化还原反应,Fe2+被氧化为Fe3+,硝酸被还原为NO,生成的NO和还没反应的Fe2+迅速反应生成深棕色物质[Fe(NO)]2+,随着Fe2+不断被氧化,其浓度逐渐降低,使平衡Fe2++ NO[Fe(NO)]2+左移,溶液棕色褪去,显示出Fe3+的黄色。加入KSCN溶液,显红色。在硝酸和Fe(NO3)2的反应中,硝酸作氧化剂,Fe3+是氧化产物,所以硝酸的氧化性强于Fe3+。装置A产生的SO2进入B中,和B中的Fe3+发生反应:SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+,Fe3+作氧化剂,SO42-是氧化产物,所以Fe3+的氧化性强于SO42-,从而可以得出酸性条件下NO3-、SO42-、Fe3+的氧化性强弱。
(1)加入铁粉的目的是为了防止亚铁离子被氧化。化学方程式为:2Fe(NO3)3+ Fe = 3Fe(NO3)2;
(2)实验I中,Fe2+被稀硝酸氧化为Fe3+,离子方程式为:3Fe2++ NO3-+ 4H+= 3Fe3++ NO↑+ 2H2O;
(3)硝酸和Fe(NO3)2溶液发生氧化还原反应,Fe2+被氧化为Fe3+,硝酸被还原为NO,生成的NO和还没反应的Fe2+迅速反应生成深棕色物质[Fe(NO)]2+,随着Fe2+不断被氧化(同时NO的逐渐逸出,也使溶液中c(NO)逐渐下降),其浓度逐渐降低,使平衡Fe2++ NO[Fe(NO)]2+左移,溶液棕色褪去,显示出Fe3+的黄色;
(4)实验IV是检验B中反应后的溶液中是否存在Fe2+,若存在Fe2+,则证明SO2和Fe3+发生了反应SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+,说明Fe3+的氧化性强于SO42-,结合实验Ⅰ和Ⅱ,可以得出氧化性:NO3-﹥Fe3+﹥SO42-的结论。所以实验Ⅳ的后续实验操作是加入K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀。故答案为:加入K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀,氧化性:NO3-﹥Fe3+﹥SO42-;
(5)继续通入空气是为了将装置中的SO2、NO、NO2等气体排进NaOH溶液中吸收,防止污染大气。由于实验操作Ⅰ加入了过量的硝酸,所以实验操作III开始时通入的SO2和B中的硝酸发生氧化还原反应,生成NO和SO42-,溶液的颜色并无明显变化,发生反应的离子方程式是:3SO2+ 2NO3-+ 2H2O = 3SO42-+ 2NO+ 4H+。装置中是否有氧气,对实验结论的得出没有影响。因为实验I中溶液变棕色,有NO生成,说明硝酸氧化Fe2+:氧化性NO3-﹥Fe3+;实验IV中溶液中检出Fe2+,说明二氧化硫还原了Fe3+:氧化性Fe3+﹥SO42-,与装置中是否有氧气无关。故答案为:①将装置中的SO2、NO、NO2等气体排进NaOH溶液中吸收,防止污染大气。②3SO2+ 2NO3-+ 2H2O = 3SO42-+ 2NO↑+ 4H+。③ 不同意。a.实验I中溶液变棕色,有NO生成,说明硝酸氧化Fe2+:氧化性NO3-﹥Fe3+;b.实验IV中溶液中检出Fe2+,说明二氧化硫还原了Fe3+:氧化性Fe3+﹥SO42-;与装置中是否有氧气无关。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】活性炭可处理大气污染物NO。为模拟该过程,T℃时,在3L密闭容器中加入NO和活性炭粉,反应体系中各物质的量变化如下表所示。下列说法正确的是
活性炭/mol | NO/mol | X/mol | Y/mol | |
起始时 | 2.030 | 0.100 | 0 | 0 |
10min达平衡 | 2.000 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
A. X一定是N2,Y一定是CO2
B. 10min后增大压强,NO的吸收率增大
C. 10min后加入活性炭,平衡向正反应方向移动
D. 0~10min的平均反应速率v(NO)=0.002 mol/(Lmin)