题目内容
【题目】向硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液(pH=2)中加入过量铁粉,振荡后静置,溶液先呈浅绿色,后逐渐呈棕黄色,试管底部仍存在黑色固体,过程中无气体生成。实验小组同学针对该实验现象进行了如下探究。
Ⅰ.探究Fe2+产生的原因。
(1)提出猜想:Fe2+可能是Fe与________或________反应的产物。(均填化学式)
(2)实验探究:在两支试管中分别加入与上述实验等量的铁粉,再加入不同的液体试剂,5 min后取上层清液,分别加入相同体积和浓度的铁氰化钾溶液。
液体试剂 | 加入铁氰化 | |
钾溶液 | ||
1号试管 | 2 mL 0.1 mol·L-1 | |
AgNO3溶液 | 无蓝色沉淀 | |
2号试管 | 硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L-1______溶液(pH=2) | 蓝色沉淀 |
①2号试管中所用的试剂为_________。
②资料显示:该温度下,0.1 mol·L-1 AgNO3溶液可以将Fe氧化为Fe2+。但1号试管中未观察到蓝色沉淀的原因可能为_______。
③小组同学继续进行实验,证明了由2号试管得出的结论正确。实验如下:取100 mL 0.1 mol·L-1硝酸酸化的AgNO3溶液(pH=2),加入铁粉并搅拌,分别插入pH传感器和NO传感器(传感器可检测离子浓度),得到图甲、图乙,其中pH传感器测得的图示为________(填“图甲”或“图乙”)。
④实验测得2号试管中有NH4+生成,则2号试管中发生反应的离子方程式为__________。
Ⅱ.探究Fe3+产生的原因。
查阅资料可知,反应中溶液逐渐变棕黄色是因为Fe2+被Ag+氧化了。小组同学设计了不同的实验方案对此进行验证。
(3)方案一:取出少量黑色固体,洗涤后,______(填操作和现象),证明黑色固体中有Ag。
(4)方案二:按下图连接装置,一段时间后取出左侧烧杯中的溶液,加入KSCN溶液,溶液变红。该实验现象________(填“能”或“不能”)证明Fe2+可被Ag+氧化,理由为________。
【答案】HNO3 AgNO3 NaNO3 该反应速率很小(或该反应的活化能较大) 图乙 4Fe+10H++NO3-=4Fe2++NH4++3H2O 加入足量稀硝酸并加热将固体全部溶解,再向所得溶液中加入稀盐酸,产生白色沉淀(或加入足量稀盐酸,有黑色固体剩余)(答案合理均可) 不能 Fe2+可能被HNO3氧化或被氧气氧化(答案合理均可)
【解析】
Ⅰ.(1)向硝酸酸化的AgNO3溶液(pH=2)中加入过量的铁粉,过量的铁粉可与硝酸反应生成亚铁离子,也可与AgNO3溶液反应生成Fe2+,Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag,因此溶液中的Fe2+可能是Fe与HNO3或AgNO3反应的产物,故答案为:HNO3;AgNO3;
(2)①探究Fe2+的产生原因时,2号试管作为1号试管的对比实验,要排除Ag+的影响,可选用等浓度、等体积且pH相同的不含Ag+的NaNO3溶液进行对比实验,故答案为:NaNO3;
②AgNO3可将Fe氧化为Fe2+,但1号试管中未观察到蓝色沉淀,说明AgNO3溶液和Fe反应的速率较慢,生成的Fe2+浓度较小,故答案为:该反应速率很小(或该反应的活化能较大);
③由2号试管得出的结论正确,说明Fe2+是Fe与HNO3反应的产物,随着反应的进行,HNO3溶液的浓度逐渐减小,溶液的pH逐渐增大,则图乙为pH传感器测得的图示,故答案为:图乙;
④实验测得2号试管中有NH生成,说明Fe与HNO3反应时,Fe将HNO3还原为NH,根据氧化还原反应的原理可写出反应的离子方程式为4Fe+10H++NO3-=4Fe2++NH4++3H2O,故答案为:4Fe+10H++NO3-=4Fe2++NH4++3H2O;
Ⅱ.(3)Ag+氧化Fe2+时发生反应Ag++Fe2+=Ag↓+Fe3+,而黑色固体中一定含有过量的铁,所以可加入足量HCl或H2SO4溶液溶解Fe,若有黑色固体剩余,则证明黑色固体中有Ag;或向黑色固体中加入足量稀硝酸加热溶解后再加入稀盐酸,若产生白色沉淀,则证明黑色固体中有Ag,故答案为:加入足量稀硝酸并加热将固体全部溶解,再向所得溶液中加入稀盐酸,产生白色沉淀(或加入足量稀盐酸,有黑色固体剩余)(答案合理均可)
(4)取左侧烧杯中的溶液,加入KSCN溶液后,溶液变红,只能证明有Fe3+生成,不能证明Fe2+可被Ag+氧化,因为Fe(NO3)2溶液呈酸性,酸性条件下NO可将Fe2+氧化为Fe3+,且Fe(NO3)2溶液直接与空气接触,Fe2+也可被空气中的氧气氧化为Fe3+;故答案为:不能;Fe2+可能被HNO3氧化或被氧气氧化(答案合理均可)。
【题目】用中和滴定法测定某烧碱样品的纯度,试根据实验回答下列问题:
(1)准确称量8.2g含有少量中性易溶杂质的样品,配成500mL待测溶液。称量时,样品可放在___(填字母)称量。
A.小烧杯中 B.洁净纸片上 C.托盘上
(2)滴定时,用0.2000mol·L-1的盐酸来滴定待测溶液,不可选用__(填字母)作指示剂。
A.甲基橙 B.石蕊 C.酚酞
(3)滴定过程中,眼睛应注视___。
(4)根据下表数据,计算被测烧碱溶液的物质的量浓度是__mol·L-1,烧碱样品的纯度是___(保留两位数字)。
滴定次数 | 待测溶液体积(mL) | 标准酸体积 | |
滴定前的刻度(mL) | 滴定后的刻度(mL) | ||
第一次 | 10.00 | 0.40 | 20.50 |
第二次 | 10.00 | 4.10 | 24.00 |
(5)下列实验操作会对滴定结果产生什么后果?(填“偏高”“偏低”或“无影响”)
①观察酸式滴定管液面时,开始俯视,滴定终点平视,则滴定结果___。
②若将锥形瓶用待测液润洗,然后再加入10.00mL待测液,则滴定结果___。