Question

（1）某兴趣小组在实验室探究工业合成硝酸的化学原理。

①氨的催化氧化：图a是探究氨的催化氧化的简易装置，实验中观察到锥形瓶中铂丝保持红热，有红棕色气体生成或白烟产生。白烟的成分是 （填化学式）。

 

图a 图b

②NO2的吸收：如图b所示，将一瓶NO2倒置于水槽中，在水下移开玻璃片，可观察到的现象是 。

（2）三价铁盐溶液因Fe3+水解而显棕黄色，请以Fe(NO3)3溶液为例，设计实验探究影响盐类水解程度的因素。

①写出Fe(NO3)3水解的离子方程式 。

②参照示例完成下表实验方案的设计。

限选材料：0.05mol?L-1Fe(NO3)3、0.5mol?L-1Fe(NO3)3、1.0mol?L-1HNO3、1.0mol?L-1NaOH、NaHCO3固体、蒸馏水、冰水混合物；pH计及其他常见仪器。

可能影响因素	实验操作	预期现象和结论
溶液的酸碱性	取少量0.5mol?L-1Fe(NO3)3于试管中，加入几滴1mol?L-1HNO3。	棕黄色溶液颜色变浅，说明溶液酸性增强能抑制Fe(NO3)3的水解。
盐的浓度

 

 

Answer 1

（1）（共4分）① NH4NO3 （2分）

② 集气瓶中红棕色逐渐消失，集气瓶中的液面逐渐上升 （2分）

（2）（共12分）

① Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ （2分）

②（注：合理的表达或方案也给分，每空2分，共10分）

影响条件	实验操作	预期现象和结论
②盐的浓度	用量筒取10mL Fe(NO3)3于烧杯中，用pH计测出pH值．另取90mL蒸馏水加入烧杯，充分搅拌，再用pH计测出pH值。	前后测得pH值之差小于1。说明加水稀释后平衡右移，生成更多的H+，故增大Fe(NO3)3浓度，抑制Fe(NO3)3水解。
或②盐的浓度	用pH计分别测定0.05mol?L-1Fe(NO3)3和0.5mol?L-1Fe(NO3)3的pH，并比较大小。	二种溶液的pH值之差小于1。说明增大c(Fe(NO3)3)，抑制Fe(NO3)3水解。
或②盐的浓度	取少量0.5mol?L-1Fe(NO3)3于试管中加入少量NaHCO3固体。	溶液颜色变深。说明加入少量NaHCO3固体可减少c(H+)促进Fe(NO3)3水解。
或②盐的浓度	取少量0.5mol?L-1Fe(NO3)3于试管中加入几滴1.0mol?L-1NaOH	产生红棕色沉淀，棕黄色溶液变成无色，说明加入NaOH可减少c(H+)能促进Fe(NO3)3水解。
③升高温度	取少量0.5mol?L-1Fe(NO3)3于试管中，再用酒精灯加热一段时间，观察溶液颜色	加热后溶液颜色变深。说明升高温度促进Fe(NO3)3水解。
或③降低温度	取少量0.5mol?L-1Fe(NO3)3于试管中，再将试管置于放有冰水混合物的烧杯中一段时间，观察溶液颜色	棕黄色溶液颜色变浅。说明降低温度能抑制Fe(NO3)3水解。

 

【解析】

试题分析：（1）①氨与氧气发生催化氧化，生成NO和水，NO与空气中的氧气反应生成红棕色气体二氧化氮，二氧化氮与水反应又有硝酸生成，硝酸与氨气反应生成白色固体硝酸铵，则白烟的成分是NH4NO3；

②二氧化氮溶于水，生成硝酸和无色气体NO，同时瓶内压强减小，所以看到集气瓶内红棕色气体消失，集气瓶中的液面逐渐上升；

（2）①Fe(NO3)3水解生成氢氧化铁和硝酸，离子方程式为Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+

②影响盐水解程度的因素有浓度、温度。根据铁离子水解的离子方程式判断增大铁离子浓度平衡正向移动，可采用不同浓度的Fe(NO3)3溶液，进行实验，测定溶液的pH，判断水解程度的大小；增大H+ 浓度平衡逆向移动，溶液棕黄色变浅；水解反应可看成是中和反应的逆反应，所以是吸热反应，升高温度平衡，正向移动，溶液棕黄色加深。具体实验如下表：

影响条件	实验操作	预期现象和结论
②盐的浓度	用量筒取10mL Fe(NO3)3于烧杯中，用pH计测出pH值．另取90mL蒸馏水加入烧杯，充分搅拌，再用pH计测出pH值。	前后测得pH值之差小于1。说明加水稀释后平衡右移，生成更多的H+，故增大Fe(NO3)3浓度，抑制Fe(NO3)3水解。
或②盐的浓度	用pH计分别测定0.05mol?L-1Fe(NO3)3和0.5mol?L-1Fe(NO3)3的pH，并比较大小。	二种溶液的pH值之差小于1。说明增大c(Fe(NO3)3)，抑制Fe(NO3)3水解。
或②盐的浓度	取少量0.5mol?L-1Fe(NO3)3于试管中加入少量NaHCO3固体。	溶液颜色变深。说明加入少量NaHCO3固体可减少c(H+)促进Fe(NO3)3水解。
或②盐的浓度	取少量0.5mol?L-1Fe(NO3)3于试管中加入几滴1.0mol?L-1NaOH	产生红棕色沉淀，棕黄色溶液变成无色，说明加入NaOH可减少c(H+)能促进Fe(NO3)3水解。
③升高温度	取少量0.5mol?L-1Fe(NO3)3于试管中，再用酒精灯加热一段时间，观察溶液颜色	加热后溶液颜色变深。说明升高温度促进Fe(NO3)3水解。
或③降低温度	取少量0.5mol?L-1Fe(NO3)3于试管中，再将试管置于放有冰水混合物的烧杯中一段时间，观察溶液颜色	棕黄色溶液颜色变浅。说明降低温度能抑制Fe(NO3)3水解。

 

考点：考查氨气的催化氧化、二氧化氮的吸收，铁离子的水解及影响水解程度的条件的实验设计