Question

某校化學(xué)興趣小組為了探究粗鐵粒（含有少量金屬銅雜質(zhì)）與某濃度硝酸反應(yīng)，設(shè)計(jì)了如下探究活動(dòng)：

探究一

（1）將粗鐵粒投入某濃度硝酸中，某同學(xué)觀察該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，反應(yīng)開始逐漸加快。請(qǐng)分析反應(yīng)逐漸加快的可能原因①_____________②_____________。

（2）另稱取粗鐵粒10 g放入某濃度硝酸中，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y。為了探究溶液X中鐵元素的價(jià)態(tài)，甲同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：

有藥品和儀器：0.1mol/L KSCN溶液、0.1mol/L KI溶液、0.2mol/L酸性高錳酸鉀溶液、氯水等，試管和滴管。

請(qǐng)你設(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)，探究上述猜想是否正確，填寫下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告：

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象	結(jié)論	離子方程式
第一步	取2～3 mL溶液裝于試管，向試管中加入幾滴KSCN溶液。
第二步		若溶液紫色褪去，則溶液含有Fe2+；若無明顯變化，則不含F(xiàn)e3+。

探究二

為了探究氣體Y的成分，同學(xué)乙設(shè)計(jì)了如下裝置（不考慮NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄）

（3）裝置乙的作用：                               。

（4）裝置丙收集滿氣體后，通過氣泡鼓入空氣后，有紅棕色氣體生成，能否確定氣體Y中含NO？說明理由__________                          __。

（5）同學(xué)丁為了探究氣體Y的組成，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將224mL氣體Y通入足量的NaOH溶液中，氣體被完全吸收，所得溶液再用0.1500mol/L酸性KMnO₄溶液滴定，消耗20.00mLKMnO₄溶液。則氣體Y中NO、NO₂的體積比為           。（已知2NO₂+2NaOH＝NaNO₃+NaNO₂+H₂O和NO₂+NO+2NaOH＝2NaNO₂+H₂O）

 

Answer 1

【答案】

 

（1）①反應(yīng)放熱，一段時(shí)間后溶液溫度升高，反應(yīng)速率加快；

②由于鐵中含雜質(zhì)銅，反應(yīng)時(shí)形成Fe-Cu 微型原電池，加快反應(yīng)速率

（2）

步驟	操作	現(xiàn)象與結(jié)論	可能的離子方程式
第1步		若溶液變紅色，則溶液含有Fe3+；若無現(xiàn)象，則不含F(xiàn)e3+	Fe3++3SCN－=Fe(SCN)3
第2步	另取少量溶液裝于試管，向試管里滴加幾滴酸性高錳酸鉀溶液		5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O

（3）驗(yàn)證NO₂的存在并除去NO₂

（4）不能確定，由于NO₂與水反應(yīng)也能生成NO，故不能確定氣體Y中含NO。

（5）1∶3

【解析】

試題分析：（1）①將粗鐵粒投入某濃度硝酸中，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，反應(yīng)開始逐漸加快，可從2個(gè)方面答：其一是溫度原因，其二是形成原電池，故答案為：反應(yīng)放熱，一段時(shí)間后溶液溫度升高，反應(yīng)速率加快；②由于鐵中含雜質(zhì)銅，反應(yīng)時(shí)形成Fe-Cu微型原電池，加快反應(yīng)速率；

（2）可以選擇硫氰酸鉀來檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子，存在三價(jià)鐵離子時(shí)，溶液變紅色，亞鐵離子具有還原性，可以被高錳酸鉀氧化為三價(jià)鐵離子，導(dǎo)致高錳酸鉀褪色，故答案為：

步驟	操作	現(xiàn)象與結(jié)論	可能的離子方程式
第1步		若溶液變紅色，則溶液含有Fe3+；若無現(xiàn)象，則不含F(xiàn)e3+	Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3
第2步	另取少量溶液裝于試管，向試管里滴加幾滴酸性高錳酸鉀溶液		5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O

 

（3）裝置乙中NO₂與Na₂S溶液反應(yīng)，可看作是先生成硝酸，硝酸在與Na₂S溶液反應(yīng)生成S沉淀，故可驗(yàn)證NO₂的存在并除去NO₂，故答案為：驗(yàn)證NO₂的存在并除去NO₂；

（4）由于NO₂與水反應(yīng)也能生成NO，故不能確定氣體Y中含NO，可以在乙和丙裝置間加一個(gè)檢驗(yàn)NO₂是否除盡裝置，故答案為：不能確定，由于NO₂與水反應(yīng)也能生成NO，故不能確定氣體Y中含NO；

（5）由5NO₂^-～2 MnO₄^-，故2n（NO₂^-）=7.5×10^-3 mol，設(shè)NO、NO₂的物質(zhì)的量分別為x、y mol，則有：x+y=10×10^-3 mol，2x+1/2（y-x）=7.5×10^-3，解得：x=2.5×10^-3 mol，y=7.5×10^-3 mol，氣體Y中NO、NO₂的體積比為1：3，故答案為：1：3。

考點(diǎn)：探究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理及物質(zhì)組成