题目内容

为探究铁和稀硝酸反应后溶液中铁元素存在形式，某化学实验兴趣小组设计实验如下：
提出假设：
假设1：溶液中只有Fe2+；
假设2：
 
；
假设3：
 
．
设计实验方案、验证假设：（请完成下列表格）
实验操作 预期现象与结论
1．
 
 若溶液不变红，则假设1正确；
若溶液变红，则假设2或假设3正确
2．另取少许反应后溶液于试管中，滴加1-2滴0.01mol/L KMnO4溶液，振荡
 
问题分析：
（1）若已知铁和稀硝酸反应生成标准状况下NO气体2.24L，则上述反应中参加反应的硝酸物质的量为
 
；
（2）若假设1正确，请写出铁和稀硝酸发生该反应的离子方程式：
 
；
（3）某同学向反应后溶液中滴加适量NaOH溶液，未发现白色沉淀产生，由此断定溶液中没有Fe2+，他这种说法对吗？请分析理由：
 
．
分析：根据铁元素的价态为+2、+3价判断铁元素存在形式为铁离子和亚铁离子，据此推断可能存在的三种情况；先使用硫氰化钾溶液检验铁离子，然后利用亚铁离子的还原性使用高锰酸钾溶液检验亚铁离子；
（1）根据反应方程式3Fe+8H++2NO3-═3Fe2++2NO↑+4H2O、Fe+4H++NO3-═Fe3++NO↑+2H2O可知，消耗硝酸的物质的量为一氧化氮的4倍；
（2）假设1：溶液中只有Fe2+；铁与稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水，据此写出反应的离子方程式；
（3）氢氧化铁为红褐色沉淀，氢氧化亚铁为白色沉淀，红褐色能够掩盖白色．
解答：解：铁和稀硝酸反应后，溶液中铁元素的存在形式由两种情况：铁离子、亚铁离子，所以溶液中存在三种假设：液中只有Fe2+；溶液中只有Fe3+；溶液中既有Fe2+，又有Fe3+；
检验假设方法为：取少许反应后溶液于试管中，滴加1-2滴KSCN溶液，振荡，若溶液不变红，则假设1正确；若溶液变红，则假设2或假设3正确；
另取少许反应后溶液于试管中，滴加1-2滴0.01mol/L KMnO4溶液，振荡，若KMnO4溶液不褪色，则假设2正确；若KMnO4溶液褪色，则假设1或假设3正确，
故答案为：溶液中只有Fe3+；溶液中既有Fe2+，又有Fe3+；
实验操作 预期现象与结论
1．取少许反应后溶液于试管中，滴加1-2滴KSCN溶液，振荡
若KMnO4溶液不褪色，则假设2正确；
若KMnO4溶液褪色，则假设1或假设3正确
【问题分析】
（1）标准状况下NO气体2.24L的物质的量为0.1mol，由方程式3Fe+8H++2NO3-═3Fe2++2NO↑+4H2O、Fe+4H++NO3-═Fe3++NO↑+2H2O可知，消耗硝酸的物质的量为一氧化氮的4倍，所以消耗硝酸物质的量为0.4mol，
故答案为：0.4mol；
（2）假设1中只有亚铁离子生成，所以铁与稀硝酸反应的离子方程式为：3Fe+8H++2NO3-═3Fe2++2NO↑+4H2O，
故答案为：3Fe+8H++2NO3-═3Fe2++2NO↑+4H2O；
（3）铁离子与氢氧根离子反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀，而亚铁离子与氢氧根反应生成的是白色氢氧化亚铁，由于红褐色的氢氧化铁能够将白色掩盖，所以这种说法错误，
故答案为：不对，若同时有Fe3+，则Fe（OH）3颜色会将白色掩盖．
点评：本题考查了铁离子、亚铁离子的检验，题目难度中等，注意明确亚铁离子、铁离子具有的化学性质及检验方法，试题培养了学生灵活应用所学知识的能力．
练习册系列答案
相关题目
精英家教网某同学用图示装置进行铁和稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究．
a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有a g纯铁粉的小烧杯放入瓶中．
b．关闭止水夹，点燃红磷，伸入瓶中，塞好胶塞．
c．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向烧杯中滴入300mL 6mol/L的稀硝酸，铁粉恰好完全溶解．
（一）气体产物成分探究：
（1）燃烧红磷的目的是
 
．
（2）为证明气体产物为NO，步骤c后还缺少的一步主要操作是
 
．
（二）产物中铁元素价态探究：
（1）提出合理假设：
假设1：产物只有+3价铁；
假设2：
 
；
假设3：
 
．
（2）设计实验：分别取小烧杯中反应后溶液装入两支试管甲、乙，在甲试管中滴加酸性高锰酸钾溶液；在乙试管中滴加KSCN溶液，观察现象．推测实验现象与结论：
①若现象为：
 
，则假设1正确；
②若现象为：
 
，则假设2正确；
③若现象为：
 
，则假设3正确．
（3）a值范围为
 
．
精英家教网某同学用如图装置进行铁和稀硝酸反应的实验探究，实验步骤为：
A．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有ag纯铁粉的小烧杯放入瓶中．
B．关闭止水夹，点燃红磷，伸入瓶中，塞好胶塞．
C．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向烧杯中滴入120ml 6mol/L的稀硝酸，铁粉恰好完全溶解．
（一）气体产物成分探究
①燃烧红磷的目的
 
．
②为证明气体产物为NO，该同学在步骤c后打开止水夹，
向瓶内通入少量氧气，该反应的化学方程式为
 
．
（二）产物中铁元素价态探究：
（1）提出合理假设：
假设1：产物中只有+2价铁；
假设2：
 

假设3：
 

（2）请根据以下操作填写预期现象和结论：
实验操作 预期现象 结论
分别取小烧杯中反应后溶液装入甲、乙两支试管，在甲中滴加紫色的酸性KMnO4溶液；在乙中滴加KSCN溶液
 
 
 
 
 
 

（16分）某同学用图示装置进行铁和稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究。（相对原子质量Fe：56）

a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有a g纯铁粉的小烧杯放入瓶中。
b．关闭止水夹，点燃红磷，伸入瓶中，塞好胶塞。
c．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向烧杯中滴入200mL 6mol/L的稀硝酸，铁粉恰好完全溶解。
（一）气体产物成分探究
①实验前如何检查该装置的气密性                               。
②燃烧红磷的目的是                                  。
③为证明气体产物为NO，步骤c后还缺少的一步主要操作是___________________。
（二）产物中铁元素价态探究：
（1）提出合理假设：
假设1：产物只有+3价铁；
假设2：                                                   ；
假设3：                                                  。
（2）设计实验：分别取小烧杯中反应后溶液装入两支试管甲、乙，在甲试管中滴加酸性高锰酸钾溶液；在乙试管中滴加KSCN溶液，观察现象。推测实验现象与结论：
①若现象为：                                    ，则假设1正确；
②若现象为：                                     ，则假设2正确；
③若现象为：                                     ，则假设3正确。
（3）a值范围为                             。

某同学用图示装置进行铁和稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究。

 

a.向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有a g纯铁粉的小烧杯放入瓶中。

b.关闭止水夹，点燃红磷，伸入瓶中，塞好胶塞。

c.待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向烧杯中滴入300mL 6mol/L的稀硝酸，铁粉恰好完全溶解。

(一)气体产物成分探究：

(1)燃烧红磷的目的是　。

(2)为证明气体产物为NO，步骤c后还缺少的一步主要操作是　　　　　　。

(二)产物中铁元素价态探究：

(1)提出合理假设：

假设1：产物只有＋3价铁；

假设2：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

假设3：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(2)设计实验：分别取小烧杯中反应后溶液装入两支试管甲、乙，在甲试管中滴加酸性高锰酸钾溶液；在乙试管中滴加KSCN溶液，观察现象。推测实验现象与结论：

①若现象为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，则假设1正确；

②若现象为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，则假设2正确；

③若现象为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，则假设3正确。

 (3)a值范围为　　　　　　　　。

 

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