Question

16．实验小组的同学探究铁与浓、稀硝酸反应的还原产物．他们通过查资料得知：Nessler试剂（K₂HgI₄的KOH溶液）可与NH₄⁺反应生成沉淀
（1）将铁加入足量浓硝酸时，无明显现象，加热，产生红棕色气体，同时溶液变为黄色，红棕色气体为NO₂（填化学式），黄色溶液中含有的金属阳离子Fe³⁺．（填离子符号）
（2）将过量铁加入稀硝酸中一段时间后，取反应完全的溶液少量加入几滴NaOH溶液加热，产生使红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体为NH₃（填化学式）．
（3）通过以上实验同学们认为铁与稀硝酸反应，原理复杂．所以增加了以下实验：实验装置如图，注射器中吸有空气．按图示装置反应完毕后，取适量溶液于试管，滴加足量盐酸，再逐滴加入KOH至pH4.5--5.5，待沉淀完全后，向上层清液中加入Nessler试剂．
①向溶液中滴加盐酸时发生的离子方程式为：3Fe²⁺+4 H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2 H₂O
②注射器中空气的作用：检验产生的NO
观察到的实验现象如下：液面上、注射器内：无色气体逐渐变为浅棕色，注射器内气体体积下降加入Nessler试剂：出现沉淀
③注射器内气体体积下降可能原因为（用化学用语解释）2NO₂?N₂O₄
（4）请将以上实验结论补充完整：铁与浓硝酸反应还原产物为NO₂、铁与稀硝酸反应，还原产物为NH₄⁺和NO．

Answer 1

分析 （1）铁与足量的浓硝酸在加热条件下反应生成硝酸铁、二氧化氮；
（2）将过量铁加入稀硝酸中一段时间后，取反应完全的溶液少量加入几滴NaOH溶液加热，产生使红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体为氨气；
（3）①酸性条件下，硝酸根具有强氧化性，将亚铁离子氧化为铁离子，同时被还原生成NO；
②NO与氧气反应生成红棕色二氧化氮，可以检验生成的气体是否为NO；
③二氧化氮与四氧化二氮之间存在平衡；
（4）由实验可知，铁与稀硝酸反应，还原产物为NH₄⁺和NO．

解答 解：（1）铁与足量的浓硝酸在加热条件下，产生红棕色气体，同时溶液变为黄色，红棕色气体为NO₂，黄色溶液中含有的金属阳离子为Fe³⁺，
故答案为：NO₂；Fe³⁺；
（2）将过量铁加入稀硝酸中一段时间后，取反应完全的溶液少量加入几滴NaOH溶液加热，产生使红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体为NH₃，
故答案为：NH₃；
（3）①酸性条件下，硝酸根具有强氧化性，将亚铁离子氧化为铁离子，同时被还原生成NO，反应离子方程式为：3Fe²⁺+4 H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2 H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+4 H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2 H₂O；
②NO与氧气反应生成红棕色二氧化氮，可以检验生成的气体是否为NO，
故答案为：检验产生的NO；
③二氧化氮与四氧化二氮之间存在平衡：2NO₂?N₂O₄，气体的体积减小，
故答案为：2NO₂?N₂O₄；
（4）由实验可知，铁与稀硝酸反应，还原产物为NH₄⁺和NO，
故答案为：铁与稀硝酸反应，还原产物为NH₄⁺和NO．

点评 本题考查物质性质探究实验，注意根据现象分析解答，较好的考查学生分析归纳总结能力，注意元素化合物性质的掌握．