Question

為探究鐵和稀硝酸反應(yīng)后溶液中鐵元素存在形式，某化學(xué)實(shí)驗(yàn)興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：
提出假設(shè)：
假設(shè)1：溶液中只有Fe²⁺；
假設(shè)2：

 

；
假設(shè)3：

 

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設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、驗(yàn)證假設(shè)：（請(qǐng)完成下列表格）

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
1．	若溶液不變紅，則假設(shè)1正確； 若溶液變紅，則假設(shè)2或假設(shè)3正確
2．另取少許反應(yīng)后溶液于試管中，滴加1-2滴0.01mol/L KMnO4溶液，振蕩

問題分析：
（1）若已知鐵和稀硝酸反應(yīng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO氣體2.24L，則上述反應(yīng)中參加反應(yīng)的硝酸物質(zhì)的量為

 

；
（2）若假設(shè)1正確，請(qǐng)寫出鐵和稀硝酸發(fā)生該反應(yīng)的離子方程式：

 

；
（3）某同學(xué)向反應(yīng)后溶液中滴加適量NaOH溶液，未發(fā)現(xiàn)白色沉淀產(chǎn)生，由此斷定溶液中沒有Fe²⁺，他這種說法對(duì)嗎？請(qǐng)分析理由：

 

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Answer 1

分析：根據(jù)鐵元素的價(jià)態(tài)為+2、+3價(jià)判斷鐵元素存在形式為鐵離子和亞鐵離子，據(jù)此推斷可能存在的三種情況；先使用硫氰化鉀溶液檢驗(yàn)鐵離子，然后利用亞鐵離子的還原性使用高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)亞鐵離子；
（1）根據(jù)反應(yīng)方程式3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O、Fe+4H⁺+NO₃^-═Fe³⁺+NO↑+2H₂O可知，消耗硝酸的物質(zhì)的量為一氧化氮的4倍；
（2）假設(shè)1：溶液中只有Fe²⁺；鐵與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵、一氧化氮和水，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（3）氫氧化鐵為紅褐色沉淀，氫氧化亞鐵為白色沉淀，紅褐色能夠掩蓋白色．

解答：解：鐵和稀硝酸反應(yīng)后，溶液中鐵元素的存在形式由兩種情況：鐵離子、亞鐵離子，所以溶液中存在三種假設(shè)：液中只有Fe²⁺；溶液中只有Fe³⁺；溶液中既有Fe²⁺，又有Fe³⁺；
檢驗(yàn)假設(shè)方法為：取少許反應(yīng)后溶液于試管中，滴加1-2滴KSCN溶液，振蕩，若溶液不變紅，則假設(shè)1正確；若溶液變紅，則假設(shè)2或假設(shè)3正確；
另取少許反應(yīng)后溶液于試管中，滴加1-2滴0.01mol/L KMnO₄溶液，振蕩，若KMnO₄溶液不褪色，則假設(shè)2正確；若KMnO₄溶液褪色，則假設(shè)1或假設(shè)3正確，
故答案為：溶液中只有Fe³⁺；溶液中既有Fe²⁺，又有Fe³⁺；

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
1．取少許反應(yīng)后溶液于試管中，滴加1-2滴KSCN溶液，振蕩
	若KMnO4溶液不褪色，則假設(shè)2正確； 若KMnO4溶液褪色，則假設(shè)1或假設(shè)3正確

【問題分析】
（1）標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO氣體2.24L的物質(zhì)的量為0.1mol，由方程式3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O、Fe+4H⁺+NO₃^-═Fe³⁺+NO↑+2H₂O可知，消耗硝酸的物質(zhì)的量為一氧化氮的4倍，所以消耗硝酸物質(zhì)的量為0.4mol，
故答案為：0.4mol；
（2）假設(shè)1中只有亞鐵離子生成，所以鐵與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為：3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）鐵離子與氫氧根離子反應(yīng)生成紅褐色的氫氧化鐵沉淀，而亞鐵離子與氫氧根反應(yīng)生成的是白色氫氧化亞鐵，由于紅褐色的氫氧化鐵能夠?qū)�白色掩蓋，所以這種說法錯(cuò)誤，
故答案為：不對(duì)，若同時(shí)有Fe³⁺，則Fe（OH）₃顏色會(huì)將白色掩蓋．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了鐵離子、亞鐵離子的檢驗(yàn)，題目難度中等，注意明確亞鐵離子、鐵離子具有的化學(xué)性質(zhì)及檢驗(yàn)方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．