Question

18．（Ι）HNO₂是一种弱酸，且不稳定，易分解生成NO和NO₂；它能被常见的强氧化剂氧化；在酸性溶液中它也是一种氧化剂，如能把Fe²⁺氧化成Fe³⁺．AgNO₂是一种难溶于水、易溶于酸的化合物．试回答下列问题：
（1）写出N的原子结构示意图：．
（2）下列方法中，不能用来区分NaNO₂和NaCl的是B（填序号）．
A．测定这两种溶液的pH                  B．分别在两种溶液中滴加甲基橙
C．在酸性条件下加入KI-淀粉溶液来区别  D．用AgNO₃和HNO₃两种试剂来区别
（3）某同学把新制的氯水加到NaNO₂溶液中，请写出反应的离子方程式：Cl₂+NO₂^-+H₂O═NO₃^-+2Cl^-+2H⁺．
（Ⅱ）某暗紫色化合物A在常温和干燥的条件下，可以稳定存在，但它在水溶液中不稳定，一段时间后转化为红褐色沉淀，同时产生一种气体单质．为探究其成分，某学习兴趣小组的同学取化合物A粉末进行试验．经组成分析，该粉末仅含有O、K、Fe三种元素．另取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反应．过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色固体粉末1.60g；将所得滤液在一定条件下蒸发可得到一种纯净的不含结晶水的盐10.44g．
（1）化合物A的化学式为K₂FeO₄；化合物A与H₂O反应的化学方程式为4KFeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8KOH．
（2）化合物A可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂，可由FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应制得，其反应的离子方程式为2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O．
（3）目前，人们针对化合物A的稳定性进行了大量的探索，并取得了一定的进展．下列物质中有可能提高化合物A水溶液稳定性的是AD．
A．醋酸钠         B．醋酸      C．Fe（NO₃）₃        D．KOH
（4）请设计一个实验方案，研究温度对化合物A水溶液稳定性的影响取少量的样品放入试管加水溶解，分成两等份于两试管中，分别放在冷水和热水中，观察生成红褐色沉淀的快慢．

Answer 1

分析 （I）（1）N元素原子核外有7个电子，分两层排布；
（2）NaNO₂属于强碱弱酸盐，其溶液显弱碱性，在酸性条件下有强氧化性，NaCl与硝酸银生成难溶于强酸的沉淀；
（3）在溶液中氯气与NO₂^-发生氧化还原反应生成NO₃^-和Cl^-；
（II）（1）红棕色粉末为氧化铁，不含结晶水的盐为硫酸钾，根据数据计算出A中仅含有O、K、Fe三种元素的个数比，即得A的化学式；A不稳定，生成的红褐色沉淀为氢氧化铁，气体单质只能是氧气，据钾守恒，产物还有氢氧化钾，由此写出方程式配平即可；
（2）三价铁离子被次氯酸钾氧化为高铁酸钾，次氯酸钾被还原为氯化钾，同时生成H₂O，由此写出方程式配平即可；
（3）根据题给信息：在常温和干燥的条件下，化合物A可以稳定的存在，但它具有强氧化性在水溶液中不稳定，由于是在强碱性条件下反应制得，所以提高溶液的碱性可以提高其稳定性，据此分析；
（4）固定其他条件，改变温度，看析出沉淀的快慢．

解答 解：（Ι）（1）N元素原子核外有7个电子，分两层排布，K层有2个电子，L层有5个电子，其原子结构示意图为，故答案为：；
（2）A．NaNO₂属于强碱弱酸盐，其溶液显弱碱性，NaCl溶液显中性，所以测定这两种溶液的pH，可以鉴别二者，故A正确；
B．甲基橙在中性或碱性溶液中显黄色，NaNO₂和NaCl溶液分别显碱性和中性，所以分别在两种溶液中滴加甲基橙均为黄色，无法鉴别，故B错误；
C．在酸性条件下NaNO₂有强氧化性，加入KI-淀粉溶液，溶液会变蓝色，而在NaCl溶液中加KI-淀粉溶液无变化，所以可以区别二者，故C正确；
D．NaCl与硝酸银生成难溶于强酸的沉淀，而NaNO₂和AgNO₃溶液反应生成的AgNO₂是易溶于酸，所以用AgNO₃和HNO₃两种试剂能区别二者，故D正确．
故答案为：B；
（3）在溶液中氯气与NO₂^-发生氧化还原反应生成NO₃^-和Cl^-，则把新制的氯水加到NaNO₂溶液中发生反应的离子方程式为：Cl₂+NO₂^-+H₂O═NO₃^-+2Cl^-+2H⁺；
故答案为：Cl₂+NO₂^-+H₂O═NO₃^-+2Cl^-+2H⁺；
（II）（1）3.96g化合物A含铁：$\frac{1.6g}{160g/mol}$×2=0.02mol，含钾：$\frac{10.44g}{174g/mol}$×2-0.08mol=0.04mol，
含氧：$\frac{3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}$=0.08mol，
钾、铁、氧的个数比为：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化学式为：K₂FeO₄；
高铁酸钾与水反应生成氧气和Fe（OH）₃、氢氧化钾，反应方程式为4KFeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8KOH；
故答案为：K₂FeO₄；4KFeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8KOH；
（2）三价铁离子被次氯酸钾氧化为高铁酸钾，次氯酸钾被还原为氯化钾，同时生成H₂O，反应的离子方程式为2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O；
故答案为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O；
（3）根据题给信息：在常温和干燥的条件下，化合物A可以稳定的存在，但它具有强氧化性在水溶液中不稳定，由于是在强碱性条件下反应制得，所以提高溶液的碱性可以提高其稳定性，
A．高铁酸钾在水溶液中不稳定，醋酸钠溶液显碱性，在溶液中加醋酸钠可以提高其稳定性，故A正确；
B．亚硫酸钠具有还原性，会被高铁酸钾氧化，故B错误；
C．加Fe（NO₃）₃不能提高溶液的碱性，所以不能提高高铁酸钾的稳定性，故C错误；
D．在溶液中加KOH能提高溶液的碱性，所以能提高高铁酸钾的稳定性，故D正确；
故答案为：AD；
（4）固定其他条件，改变温度，看析出沉淀的快慢，则设计实验为取少量的样品放入试管加水溶解，分成两等份于两试管中，分别放在冷水和热水中，观察生成红褐色沉淀的快慢，
故答案为：取少量的样品放入试管加水溶解，分成两等份于两试管中，分别放在冷水和热水中，观察生成红褐色沉淀的快慢．

点评 本题考查学生阅读题目获取信息的能力、计算能力、设计实验能力等，题目较难，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．