Question

Fe（NO₃）₃?9H₂O易溶于水，微溶于硝酸，用作催化剂和媒染剂．工业上用细铁屑与硝酸反应制备，主要流程如图1所示：

（1）铁屑与硝酸反应时温度控制在40～50℃，不宜过高的原因是

硝酸易挥发、易分解，温度高会加快硝酸的挥发和分解

．
（2）制备过程中需控制加入铁屑的量，当观察到

反应器中产生气泡的速率明显变慢

的现象时应停止加入铁屑．
（3）上述流程图中“加热”操作的主要目的是

逐出溶液中溶解的氮氧化物气体

．
（4）制得的Fe（NO₃）₃?9H₂O用20%HNO₃洗涤的目的是

洗涤除去晶体表面附着的杂质，用20%HNO₃洗涤可降低洗涤过程中晶体的损耗

．
（5）某兴趣小组在实验室用图2装置制取Fe（NO₃）₃（固定所用仪器和加热装置未画出）．
①该实验中对圆底烧瓶加热的最佳方式用

水浴

加热．
②装置中圆底烧瓶上方长导管的作用是

导气兼冷凝回流

．
③请在图中虚线框中画出尾气吸收装置（提示：碱液可快速、充分吸收产生的氮氧化物气体）．

Answer 1

分析：（1）HNO₃的特点之一是不稳定性，易挥发，见光加热分解，所以在加热时更易分解；
 （2）要制得Fe³⁺，故加入的铁粉的量不能过量，否则会生成Fe²⁺，可以观察反应的气泡，也可以依据反应溶液的颜色变化判断；
（3）从流程图看，加热出来的箭头指向了碱液，故应为吸收反应出来的尾气；
 （4）洗涤晶体表面的杂质，降低晶体溶解性，减少晶体损耗；
（5）反应的温度为40～50℃，可采用水浴加热的方式；依据反应物的性质可知易挥发出的物质可以利用长玻璃管冷凝回流提高反应物的利用率，同时起到导气的作用；碱液可快速、充分吸收产生的氮氧化物，所以若直接插入碱液中，可能会造成倒吸，可采用一个倒置的漏斗进行吸收，也可以用一个四氯化碳和碱液的试剂瓶，因为氮氧化物不溶于四氯化碳，但是经过上层碱液时可以被吸收．

解答：解：（1）铁屑与硝酸反应时温度控制在40～50℃，不宜过高的原因是硝酸易挥发、易分解，温度高会加快硝酸的挥发和分解，
故答案为：硝酸易挥发、易分解，温度高会加快硝酸的挥发和分解；
（2）要制得Fe³⁺，故加入的铁粉的量不能过量，否则会生成Fe²⁺，反应器中产生气泡的速率明显变慢，停止加入铁屑，
故答案为：反应器中产生气泡的速率明显变慢；
（3）加热出来的箭头指向了碱液，故应为吸收反应出来的尾气避免氮氧化物污染环境，故答案为：逐出溶液中溶解的氮氧化物气体；
（4）制得的Fe（NO₃）₃?9H₂O用20%HNO₃洗涤的目的是洗去晶体表面的杂质，减少晶体损耗，
故答案为：洗涤除去晶体表面附着的杂质，用20%HNO₃洗涤可降低洗涤过程中晶体的损耗；
（5）①反应的温度为40～50℃，可采用水浴加热的方式；故答案为：水浴；  
②依据反应物的性质可知易挥发出的物质可以利用长玻璃管冷凝回流提高反应物的利用率，同时起到导气的作用，故答案为：导气兼冷凝回流；   
③碱液可快速、充分吸收产生的氮氧化物，所以若直接插入碱液中，可能会造成倒吸，可采用一个倒置的漏斗进行吸收，装置图为：，

故答案为：．

点评：本题考查了物质制备实验的设计和分析，流程中的反应条件和反应实质理解是解题关键，题目难度中等．