题目内容

2．某化学兴趣小组用下图所示装置（加热装置未画出）进行实验，探究硝酸与铁反应的产物．

查阅资料得知：
Ⅰ．在浓硝酸和活泼金属反应过程中，随着硝酸浓度的降低，其生成的产物有+4、+2、-3价等氮的化合物．
Ⅱ．常温时，NO2与N2O4同时存在；在低于0℃时，几乎只有无色的N2O4的晶体存在．
请回答下列问题：
（1）装置中各仪器装入试剂后，接下来由先至后的操作顺序为CADB．
A．通入N2
B．滴入浓硝酸
C．打开活塞K1
D．关闭活塞K1
（2）装置A中，滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生．
（3）反应结束后，打开装置D中的活塞K2，并通入氧气，铁完全溶解于浓硝酸后生成的NO2气体中含有NO的现象为D瓶内气体由无色变为红棕色．装置D中发生反应的化学方程式为2NO+O2=2NO2．
（4）C装置的作用是把NO2全部转化为N2O4晶体，避免在D装置中对NO的验证产生干扰．
（5）反应停止后，装置A中无固体剩余．验证装置A的溶液中是否含有Fe2+，选择的药品是c．（填序号）
a．铁粉　b．氯水　c．KMnO4溶液　d．硫氰化钾溶液
（6）检验是否生成-3价氮的化合物，应进行的实验操作、现象及结论是取少量反应后A中溶液于试管中，向其中加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸接近试管口．若试纸变蓝，则A中生成NH4+．

分析 实验开始前要先打开A部分的活塞K1，持续通一段时间的氮气再关闭K1，排尽装置中的空气，滴入浓硝酸反应生成二氧化氮和一氧化氮气体，干燥后通过装置C，在低于0℃时几乎只有无色的N2O4晶体存在，A中的反应停止后，打开D中的活塞K2，并通入氧气，若反应确有NO产生，则D中出现红棕色气体，说明有一氧化氮气体生成，剩余气体用氢氧化钠溶液吸收．
（1）依据硝酸与铁反应会生成NO，又因NO易被空气中的氧气氧化，所以各仪器装入试剂后应先通氮气排装置中的空气；
（2）依据常温下铁在浓硝酸中发生钝化分析，常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生；
（3）NO被氧气氧化生成红棕色气体二氧化氮；
（4）把NO2全部转化为N2O4晶体，防止二氧化氮干扰NO的检验；
（5）检验亚铁离子的试剂为KMnO4溶液，亚铁离子被KMnO4溶液氧化而使KMnO4溶液褪色；
（6）若有-3价氮的化合物生成，应生成NH4+，检验A溶液中是否有NH4+离子即可．

解答 解：（1）因为硝酸与铁反应，随着硝酸浓度的降低，其生成的产物有+4、+2、-3价等氮的化合物，则会生成NO，又因NO易被空气中的氧气氧化，所以各仪器装入试剂后应先通氮气排装置中的空气，则实验开始前要先打开A部分的活塞K1（C），持续通一段时间的氮气（A）再关闭K1（D），排尽装置中的空气，最后再滴入浓HNO3（B）与铁反应，
故答案为：CADB；
（2）常温时，铁和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了铁和浓硝酸进一步反应，即产生钝化现象，所以滴入浓硝酸加热前没有明显现象，
故答案为：常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生；
（3）反应结束后，打开装置D中的活塞K2，并通入氧气，铁完全溶解于浓硝酸后生成的二氧化氮气体中含有NO，无色的NO被氧气氧化生成红棕色气体二氧化氮，反应方程式为2NO+O2=2NO2，
故答案为：D瓶内气体由无色变为红棕色；2NO+O2=2NO2；
（4）常温下，二氧化氮和四氧化二氮同时存在，降低温度，在低于0℃时，机务只有无色的四氧化二氮晶体存在，装置C将二氧化氮完全转化为N2O4晶体，防止二氧化氮对NO检验的干扰，
故答案为：把NO2全部转化为N2O4晶体，避免在D装置中对NO的验证产生干扰；
（5）因为亚铁离子具有强还原性，所以亚铁离子易被KMnO4溶液氧化而使KMnO4溶液褪色，
故答案为：c；
（6）生成-3价氮的化合物是氨气，氨气极易溶于水生成氨水，氨水电离生成铵根离子，检验铵根离子的方法是：取少量反应后A中溶液于试管中，向其中加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸接近试管口．若试纸变蓝，则A中生成NH4+，
故答案为：取少量反应后A中溶液于试管中，向其中加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸接近试管口．若试纸变蓝，则A中生成NH4+．

点评 本题考查铁、硝酸的性质，铵根离子、亚铁离子的检验是高考热点，注意：常温时，铁和浓硝酸不是不反应，而是发生了钝化现象，阻止了进一步反应，为易错点，题目难度中等．

练习册系列答案
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