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：

【查阅资料】2KNO₃2KNO₂+O₂↑    Fe(NO₃)₂Fe_xO_y+NO₂↑+O₂↑

实验一：探究Fe(NO₃)₂热分解固体产物中铁元素的价态。该小组甲同学将分解后的固体产物溶于足量的稀H₂SO₄得到相应两份溶液，进行以下探究实验。

（1）【提纯猜想】

猜想一：铁元素只显+2价；

猜想二：铁元素              ；

猜想三：铁元素既有+2价又有+3价。

【实验操作】①向一份溶液中滴入KSCN溶液；向另一份溶液中滴入酸性KMnO₄稀溶液。

（2）【实验现象】实验①                      ；实验②                     。

（3）【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：

（4）探究Fe(NO₃)₂热分解气体产物的性质。小组乙同学进行料如下实验，请完成实验空缺部分内容。限选试剂和用品：浓H₂SO₄溶液、4mol/LNaOH溶液、0.1mol/LBaCl₂溶液、带火星的木条、0.1mol/L酸性KMnO₄溶液、蒸馏水。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量Fe(NO3)2固体于试管中，加热分解。	，说明分解产生的气体中含有NO2。
步骤2：将产生的气体依次通过盛有足量                   、浓硫酸的洗气瓶，                        在最后一个出口检验。	，说明分解产生的气体中含O2。

 

实验三：KNO₃中混有Fe(NO₃)₂，为确定其中铁元素的含量，小组丙同学进行如下实验：①取混合物样品10g，充分加热分解；②将固体产物溶解、过滤，取沉淀进行洗涤、干燥，称得其质量为3.2g。则混合物中铁元素的质量分数为                   。（保留三位有效数字，相对原子质量：Fe-56   O-16）

 

Answer 1

【答案】

（17分）（1）只显+3价（1分）

（2）溶液出现血红色（2分，其它合理解释也给分）  溶液紫红色不褪色（2分）

（3）4Fe(NO₃)₂2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑（2分，化学式错不给分，系数错扣1分，不写条件扣1分）

（4）

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量Fe(NO3)2固体于试管中，加热分解。	有红棕色气体产生（2分，其它合理表述也给分），说明分解产生的气体中含有NO2。
步骤2：将产生的气体依次通过盛有足量 4mol/LNaOH溶液（2分）、浓硫酸的洗气瓶，用带火星的木条（2分）在最后一个出口检验。	带火星的木条复燃（1分），说明分解产生的气体中含O2。

 

（5）22.4%

【解析】

试题分析：（1）根据两个已知的猜想推断，猜想二必为铁元素只显+3价；（2）根据实验结论推断，Fe(NO₃)₂受热分解产生的固体产物只有Fe₂O₃，Fe₂O₃与足量稀硫酸反应生成Fe³⁺的溶液，则Fe³⁺遇KSCN溶液变红，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色；设Fe₂O₃的系数为1，根据铁、氮、氧原子个数守恒配平，该反应为2Fe(NO₃)₂Fe₂O₃+4NO₂↑+1/2O₂↑，系数加倍可得：4Fe(NO₃)₂2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑；（4）Fe(NO₃)₂受热分解产生的气体产物中，NO₂是红棕色气体，O₂是无色无味气体，有红棕色气体产生，就能说明分解产生的气体中含有NO₂；由于NO₂有毒，且易与水反应产生能与O₂反应的NO，因此步骤2中应该先用过量4mol/LNaOH溶液吸收多余的NO₂，再用浓硫酸干燥，在最后一个出气口用带火星的木条检验，若带火星木条复燃，说明分解产生的气体中含有O₂；（5）根据题意可知，产物中m(Fe₂O₃)=3.2g；根据铁元素守恒可得关系式，2Fe→Fe₂O₃，则原料中m(Fe)= m(Fe₂O₃)×2×56/160=3.2g×2×56/160；由于混合物总质量为10g，则其中有铁元素的质量分数为3.2g×2×56/160÷10g×100%=22.4%。

考点：考查探究实验方案的设计和定量实验的计算，涉及提出猜想、验证猜想、设计实验方案、配平化学方程式、混合物中铁元素质量分数的测定等知识。