题目内容

Fe(NO33?9H2O易溶于水,微溶于硝酸,用作催化剂和媒染剂.工业上用细铁屑与硝酸反应制备,主要流程如图1所示:

(1)铁屑与硝酸反应时温度控制在40~50℃,不宜过高的原因是
硝酸易挥发、易分解,温度高会加快硝酸的挥发和分解
硝酸易挥发、易分解,温度高会加快硝酸的挥发和分解

(2)制备过程中需控制加入铁屑的量,当观察到
反应器中产生气泡的速率明显变慢
反应器中产生气泡的速率明显变慢
的现象时应停止加入铁屑.
(3)上述流程图中“加热”操作的主要目的是
逐出溶液中溶解的氮氧化物气体
逐出溶液中溶解的氮氧化物气体

(4)制得的Fe(NO33?9H2O用20%HNO3洗涤的目的是
洗涤除去晶体表面附着的杂质,用20%HNO3洗涤可降低洗涤过程中晶体的损耗
洗涤除去晶体表面附着的杂质,用20%HNO3洗涤可降低洗涤过程中晶体的损耗

(5)某兴趣小组在实验室用图2装置制取Fe(NO33(固定所用仪器和加热装置未画出).
①该实验中对圆底烧瓶加热的最佳方式用
水浴
水浴
加热.
②装置中圆底烧瓶上方长导管的作用是
导气兼冷凝回流
导气兼冷凝回流

③请在图中虚线框中画出尾气吸收装置(提示:碱液可快速、充分吸收产生的氮氧化物气体).
分析:(1)HNO3的特点之一是不稳定性,易挥发,见光加热分解,所以在加热时更易分解;
 (2)要制得Fe3+,故加入的铁粉的量不能过量,否则会生成Fe2+,可以观察反应的气泡,也可以依据反应溶液的颜色变化判断;
(3)从流程图看,加热出来的箭头指向了碱液,故应为吸收反应出来的尾气;
 (4)洗涤晶体表面的杂质,降低晶体溶解性,减少晶体损耗;
(5)反应的温度为40~50℃,可采用水浴加热的方式;依据反应物的性质可知易挥发出的物质可以利用长玻璃管冷凝回流提高反应物的利用率,同时起到导气的作用;碱液可快速、充分吸收产生的氮氧化物,所以若直接插入碱液中,可能会造成倒吸,可采用一个倒置的漏斗进行吸收,也可以用一个四氯化碳和碱液的试剂瓶,因为氮氧化物不溶于四氯化碳,但是经过上层碱液时可以被吸收.
解答:解:(1)铁屑与硝酸反应时温度控制在40~50℃,不宜过高的原因是硝酸易挥发、易分解,温度高会加快硝酸的挥发和分解,
故答案为:硝酸易挥发、易分解,温度高会加快硝酸的挥发和分解;
(2)要制得Fe3+,故加入的铁粉的量不能过量,否则会生成Fe2+,反应器中产生气泡的速率明显变慢,停止加入铁屑,
故答案为:反应器中产生气泡的速率明显变慢;
(3)加热出来的箭头指向了碱液,故应为吸收反应出来的尾气避免氮氧化物污染环境,故答案为:逐出溶液中溶解的氮氧化物气体;
(4)制得的Fe(NO33?9H2O用20%HNO3洗涤的目的是洗去晶体表面的杂质,减少晶体损耗,
故答案为:洗涤除去晶体表面附着的杂质,用20%HNO3洗涤可降低洗涤过程中晶体的损耗;
(5)①反应的温度为40~50℃,可采用水浴加热的方式;故答案为:水浴;  
②依据反应物的性质可知易挥发出的物质可以利用长玻璃管冷凝回流提高反应物的利用率,同时起到导气的作用,故答案为:导气兼冷凝回流;   
③碱液可快速、充分吸收产生的氮氧化物,所以若直接插入碱液中,可能会造成倒吸,可采用一个倒置的漏斗进行吸收,装置图为:

故答案为:
点评:本题考查了物质制备实验的设计和分析,流程中的反应条件和反应实质理解是解题关键,题目难度中等.
练习册系列答案
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类比是化学学习中常用的方法之一,已知硝酸能把铁氧化成Fe(NO33,但当铁过量时,产物是Fe(NO32.某同学受此启发,提出一个相似的观点:氯气与铁粉反应,当Cl2足量时生成FeCl3,当铁粉过量时产物是FeCl2.为验证该观点是否正确,该同学将一根细的纯铁丝分别在足量和少量的Cl2中点燃,取其表面生成物并分别编号为A、B,然后通过实验确定其成分.探究过程如下:
(1)提出假设:A是FeCl3,B是FeCl2
(2)设计实验方案:
分别取A、B的溶液均进行以下实验,但实验现象相同.请填写下表中的相应空格.
实验方法 实验现象 结    论
分别向A、B溶液中加
KSCN溶液
 
固体物质中有FeCl3
分别向KMnO4溶液中
加适量A、B溶液
KMnO4溶液颜色无明显变化 固体物质中不含
 
(3)根据上述实验结论,写出Cl2与铁粉加热时发生反应的化学方程式:
 

(4)为进一步探究FeCl3溶液的性质,他又利用A溶液做了如下一些实验,其中明显错误的是:
 

A.将A溶液滴入沸水中,并继续加热得到红褐色液体,该液体能产生丁达尔现象
B.向A溶液中加入少量铁粉,铁粉溶解,溶液颜色加深
C.在A溶液中滴加NaOH浓溶液,出现红褐色沉淀
D.将A溶液加热蒸干并灼烧,得到FeCl3固体
(5)实际应用:
①半导体、多媒体行业要用FeCl3溶液做印刷电路铜板腐蚀剂,请写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式:
 

②腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+和Fe3+的浓度均为0.1mol/L,则溶液中Fe2+的浓度为
 
mol/L,原FeCl3溶液中Fe3+的浓度为
 
mol/L.
③请参照下表给出的数据和药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤:
 

氢氧化物
开始沉淀时的pH
氢氧化物
沉淀完全时的pH
Fe3+ 1.9 3.2
Fe2+ 7.0 9.0
Cu2+ 4.7 6.7
提供的药品:Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu
④某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显.请从上表提供的药品中选择两种(水可任选),设计最佳实验,验证劣质不锈钢易被腐蚀.
有关反应的化学方程式
 
 
.劣质不锈钢腐蚀的实验现象
 

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