Question

为探究Fe（NO₃）₂等硝酸盐热分解产物和产物的性质，某化学小组开展如下探究性学习：查阅资料：金属活泼性不同，其硝酸盐分解产物不同．
（1）K→Na活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气；
（2）Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO₂和O₂；
（3）Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属单质、NO₂和O₂．
2KNO₃

△   .

2KNO₂↑+O₂↑
2Cu（NO₃）₂

△   .

2CuO+4NO₂↑+O₂↑
2AgNO₃

△   .

2Ag+2NO₂↑+O₂↑
实验一：探究Fe（NO₃）₂热分解固体产物中Fe元素的价态．该小组甲同学将其溶于足
量的稀H₂SO₄得到相应两份溶液，进行以下探究实验．
提出猜想：猜想一：Fe元素只显+2价；
猜想二：Fe元素只显+3价；
猜想三：Fe元素

 

．
实验操作：①向一份溶液中滴入KSCN溶液②将稀酸性KMnO₄溶液中滴入另一份溶液
实验现象：实验①

 

；实验②

 

．
实验结论：猜想二成立，则Fe（NO₃）₂分解的化学方程式是

 

．
实验二：探究Fe（NO₃）₂热分解气体产物的性质．小组乙、丙同学进行了如图所示的实验（收集时操作恰当，几乎没有空气）
实验步骤：①连接仪器；②检查装置气密性；③取一定质量Fe（NO₃）₂装于大试管，并重
新连接好仪器；④加热；⑤…
（1）乙同学使用A装置收集气体，恰好收集到常温常压下27mL的红棕色气体，为确保数据的准确性，读数时必须

 

．
（2）乙同学用带火星木条检验量筒内气体时，发现木条燃烧，且颜色变浅甚至无色，下列判断中正确的是

 

．
a．气体中只有NO₂ b．气体是O₂、NO₂的混合物    c．支持燃烧的气体只有O₂ d．NO₂支持燃烧
（3）丙同学取等质量的Fe（NO₃）₂使用B装置收集气体，可收集到

 

mL气体．
实验三：探究固体混合物的成分．小组丁同学取KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂的混合粉末充分加热后
用排水法未收集到任何气体，则KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂的物质的量之比可能是

 

A．1：2：2   B．2：1：3   C．1：2：3   D．3：8：6．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：【实验一】
猜想三：Fe是典型的变价金属，有+2价、+3价，分解后，Fe可能只显+2价，可能只显+3价，也可能既有+2价也有+3价；
实验现象：检验铁离子用KSCN溶液，观察是否溶液变红，检验亚铁离子可用酸性KMnO₄稀溶液，观察KMnO₄溶液是否褪色；
实验结论：猜想二成立，Fe（NO₃）₂热分解生成了氧化铁，二氧化氮和氧气，方程式：4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑；
【实验二】
（1）使用A装置收集气体，恰好收集到常温常压下27mL的红棕色气体，为确保数据的准确性，读数时必须调节量筒，使量筒液面与水槽液面在同一高度；
（2）带火星木条检验量筒内气体时，发现木条燃烧，说明有氧气，且颜色变浅甚至无色，说明二氧化氮消耗并且能支持燃烧；
（3）由4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑可知产生NO₂和O₂的体积比为8：1，而4NO₂～O₂可恰好进入溶液中，剩余的NO₂溶于水产生NO，因此收集到的气体为NO；
【实验三】
根据三个反应2KNO₃

△   .

2KNO₂↑+O₂↑；2Cu（NO₃）₂

△   .

2CuO+4NO₂↑+O₂↑； 2Fe（NO₃）₂

△   .

Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑，混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体，说明三个反应中生成的气体物质的量之比n（NO₂）：n（O₂）=4：1，通过选项答案验证；
按C选项，KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂的物质的量之比1：2：2，则1 mol混合物中，n（NO₃^-）=（0.2+0.4×2+0.4×2）mol=1.8mol，根据3Cu～2NO₃^-～8H⁺关系计算Cu的质量．

解答： 解：【实验一】
猜想三：Fe是典型的变价金属，有+2价、+3价，分解后，Fe可能只显+2价，可能只显+3价，也可能既有+2价也有+3价，
故答案为：既有+2价又有+3价；
实验现象：检验铁离子用KSCN溶液，观察是否溶液变红，检验亚铁离子可用酸性KMnO₄稀溶液，观察KMnO₄溶液是否褪色，
故答案为：①溶液呈血红色；②酸性KMnO₄溶液不褪色；
实验结论：猜想二成立，Fe（NO₃）₂热分解生成了氧化铁，二氧化氮和氧气，方程式：4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑，
故答案为：4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑；
【实验二】
（1）使用A装置收集气体，恰好收集到常温常压下27mL的红棕色气体，为确保数据的准确性，读数时必须调节量筒，使量筒液面与水槽液面在同一高度，故答案为：调节量筒，使量筒液面与水槽液面在同一高度；
（2）带火星木条检验量筒内气体时，发现木条燃烧，说明有氧气，且颜色变浅甚至无色，说明二氧化氮消耗并且能支持燃烧，所以选bd；
故选：bd；
（3）若用排水法收集时，4NO₂～O₂可恰好进入溶液中，由4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑可知产生NO₂和O₂的体积比为8：1，则27ml气体中有12ml NO₂和3ml O₂恰好进入溶液，另外12ml NO₂溶于水产生4ml NO，则收集到的气体为4ml 气体，
故答案为：4；
【实验三】根据三个反应2KNO₃

△   .

2KNO₂↑+O₂↑；2Cu（NO₃）₂

△   .

2CuO+4NO₂↑+O₂↑； 2Fe（NO₃）₂

△   .

Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑，混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体，说明三个反应中生成的气体物质的量之比n（NO₂）：n（O₂）=4：1，Cu（NO₃）₂受热分解的气体产物恰好符合物质的量之比n（NO₂）：n（O₂）=4：1，所以其量为任意值，而KNO₃和2Fe（NO₃）₂按物质的量比为1：2混合受热分解的气体恰好符合n（NO₂）：n（O₂）=4：1进入溶液，
故答案为：AD．

点评：本题考查了铁及其重要化合物的性质实验方案设计，侧重于离子检验、设计实验方案及操作、混合物的计算，综合性较强，难度较大．