题目内容

14．甲、乙两同学用如图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物．
文献记载：Ⅰ．在浓硝酸和活泼金属反应过程中，随着硝酸浓度的降低，气生成的产物有有+4、+2、-3价等氮的化合物．
Ⅱ．FeSO4+NO?Fe（NO）SO4（棕色）△H＜0
Ⅲ．NO2和NO都能被KMnO4氧化吸收
甲的实验操作和现象记录如下：
实验操作实验现象
打开弹簧夹，通入一段时间CO2，关闭弹簧夹．/
打开分液漏斗活塞，将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中，关闭活塞．无明显现象．
加热烧瓶，反应开始后停止加热．①A中有红棕色气体产生，一段时间后，气体颜色逐渐变浅；　B中溶液变棕色；　C中溶液紫色变浅．
②反应停止后，A中无固体剩余
请回答下列问题：
（1）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．
（2）检验是否生成-3价氮的化合物，应进行的实验操作是取少量反应后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+．
（3）甲取少量B中溶液，加热，实验现象是棕色溶液变浅（或绿），无色气体逸出，且在空气中变为红棕色．甲依据该现象得出的结论是A中有NO生成．请用化学平衡原料解释原因：FeSO4+NO?Fe（NO）SO4（棕色）△H＜0正反应放热，加热后，平衡向逆反应方向移动．
（4）乙认为甲得出A中有NO生成的证据不足．为获取充足的证据，乙仍采用该装置和操作进行对照实验，乙作出的改变是浓硝酸换成稀硝酸，此时A中首先发生反应的离子方程式是Fe+4H++NO3-═Fe3++NO↑+2H2O，证明有NO生成的实验现象是A中没有红棕色气体生成，B中溶液变为棕色．
（5）证明A溶液中是否含有Fe2+和Fe3+，选择的药品是（填序号）cd．
a．铁粉　　　b．溴水　　　　c．铁氰化钾溶液　　　　d．硫氰化钾溶液．

分析 （1）常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生；
（2）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；
（3）B中溶液变棕色，说明B中有Fe（NO）SO4生成，反应FeSO4+NO?Fe（NO）SO4（棕色）的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，棕色溶液变浅（或绿），生成的NO与氧气反应生成二氧化氮，气体在空气中变为红棕色；
（4）铜和浓硝酸反应生成红棕色气体二氧化氮，二氧化氮和水反应生成一氧化氮，一氧化氮能使硫酸亚铁溶液变成棕色，所以不能证明铁和浓硝酸反应过程中NO生成，为排除生成的NO干扰，把浓硝酸换成稀硝酸，如果硫酸亚铁溶液再变成棕色则说明有NO生成；
（5）亚铁离子和铁鉄氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，铁离子和硫氰化钾溶液反应生成血红色溶液．

解答 解：（1）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；
（2）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+；
（3）取少量B中溶液，加热，棕色溶于变浅，有无色气体逸出，且该气体在空气中变为红棕色，应为可逆反应FeSO4+NO?Fe（NO）SO4（棕色）是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，导致Fe（NO）SO4（棕色）降低，所以溶液颜色变浅，
故答案为：棕色溶液变浅（或绿），无色气体逸出，且在空气中变为红棕色；FeSO4+NO?Fe（NO）SO4（棕色）△H＜0 正反应放热，加热后，平衡向逆反应方向移动；
（4）二氧化氮和水反应生成的一氧化氮能使硫酸亚铁溶液变成棕色，所以不能证明铁和浓硝酸反应过程中NO生成，为排除生成的NO干扰，把浓硝酸换成稀硝酸，稀硝酸和铜反应生成无色的一氧化氮：Fe+4H++NO3-═Fe3++NO↑+2H2O，没有二氧化氮生成，则A中气体是无色的，且B中溶液变为棕色，则说明生成的一氧化氮和硫酸亚铁反应生成棕色，从而说明A中无色气体是一氧化氮，
故答案为：浓硝酸换成稀硝酸；Fe+4H++NO3-═Fe3++NO↑+2H2O；A中没有红棕色气体生成，B中溶液变为棕色；
（5）亚铁离子的特征反应是：亚铁离子和铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，铁离子的特征反应是：铁离子和无色的硫氰化钾溶液反应血红色溶液，
答案为：cd．

点评 本题考查性质方案的设计，题目难度中等，涉及铁、硝酸的性质，铵根离子、铁离子和亚铁离子的检验，为高考热点，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，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．

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