Question

（14分）某同學(xué)用圖示裝置進(jìn)行鐵和稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究。

a．向廣口瓶?jī)?nèi)注入足量熱NaOH溶液，將盛有一定質(zhì)量的純鐵粉的小燒杯放入瓶中。
b．關(guān)閉止水夾，點(diǎn)燃紅磷，伸人瓶中，塞好膠塞。
c．待紅磷充分燃燒，一段時(shí)間后打開分液漏斗旋塞，向燒杯中緩慢滴入一定量的4mol·L^－1的稀硝酸，
鐵粉完全溶解。
（一）氣體產(chǎn)物成分探究
（1）實(shí)驗(yàn)前如何檢查該裝置的氣密性？                                   。
（2）燃燒紅磷的目的是              。
（3）為證明氣體產(chǎn)物為NO，步驟c后還缺少的一步主要操作是           。
（二）產(chǎn)物中鐵元素價(jià)態(tài)探究：
（1）提出合理假設(shè)：
假設(shè)1：產(chǎn)物中只有+2價(jià)鐵；假設(shè)2：             ，假設(shè)3：產(chǎn)物中既有+2價(jià)鐵，又有+3價(jià)鐵。
（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證假設(shè)1成立（寫出實(shí)驗(yàn)操作步驟、現(xiàn)象和結(jié)論）：                    。
（三）問題討論
（1）廣口瓶中熱NaOH溶液的主要作用是              。
（2）若假設(shè)3成立，且所得溶液中n(Fe²⁺)：n(Fe³⁺)=3：1時(shí)，則對(duì)應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為      。

Answer 1

（一）（1）關(guān)閉止水夾，通過分液漏斗向廣口瓶中加水，當(dāng)水不能順利滴下時(shí)停止加水。觀察分液漏斗中水面，若水面不下降，說明裝置氣密性良好；（2）除去廣口瓶?jī)?nèi)空氣中的氧氣，避免干擾氣體檢驗(yàn)；（3）打開止水夾，向瓶?jī)?nèi)遷入少量空氣（或氧氣）。
（二）（1）產(chǎn)物中只有+3價(jià)鐵；（2）取小燒杯中反應(yīng)后溶液少許，放入一只試管中，滴加KSCN溶液。溶液不顯紅色，再向其中滴加少量的H₂O₂溶液，溶液顯紅色。則證明假設(shè)1成立。
（三）（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，熱NaOH溶液在充入足量空氣（或氧氣）的條件下，將瓶中氮的氧化物完全吸收，以防止空氣污染；（2）4Fe+12H⁺+3NO₃^-=3Fe²⁺+Fe³⁺+3NO↑+5H₂O

試題分析：（一）（1）實(shí)驗(yàn)前檢查該裝置的氣密性的方法是關(guān)閉止水夾，通過分液漏斗向廣口瓶中加水，當(dāng)水不能順利滴下時(shí)停止加水。觀察分液漏斗中水面，若水面不下降，說明裝置氣密性良好；（2）燃燒紅磷的目的是除去廣口瓶?jī)?nèi)空氣中的氧氣，避免干擾鐵和稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體檢驗(yàn)；（3）為證明氣體產(chǎn)物為NO，步驟c后還缺少的一步主要操作是打開止水夾，向瓶?jī)?nèi)遷入少量空氣（或氧氣），看氣體是否變?yōu)榧t棕色，若變?yōu)榧t棕色，就證明產(chǎn)生了NO，否則沒有。（二）（1）假設(shè)1：產(chǎn)物中只有+2價(jià)鐵；假設(shè)2：產(chǎn)物中只有+3價(jià)鐵；假設(shè)3：產(chǎn)物中既有+2價(jià)鐵，又有+3價(jià)鐵。（2）證明只有+2價(jià)鐵的實(shí)驗(yàn)方案是取小燒杯中反應(yīng)后溶液少許，放入一只試管中，滴加KSCN溶液。溶液不顯紅色，再向其中滴加少量的H₂O₂溶液，溶液顯紅色。則證明假設(shè)1成立。 （三）問題討論（1）廣口瓶中熱NaOH溶液的主要作用是將實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在充入足量空氣（或氧氣）的條件下，將瓶中氮的氧化物完全吸收，以防止空氣污染；（2）若產(chǎn)物中既有+2價(jià)鐵，又有+3價(jià)鐵，且所得溶液中n(Fe²⁺)：n(Fe³⁺)=3：1時(shí)，根據(jù)電子守恒可得相應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為4Fe+12H⁺+3NO₃^-=3Fe²⁺+Fe³⁺+3NO↑+5H₂O。