Question

2．某化學(xué)興趣小組用下圖所示裝置（加熱裝置未畫(huà)出）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究硝酸與鐵反應(yīng)的產(chǎn)物．

查閱資料得知：
Ⅰ．在濃硝酸和活潑金屬反應(yīng)過(guò)程中，隨著硝酸濃度的降低，其生成的產(chǎn)物有+4、+2、-3價(jià)等氮的化合物．
Ⅱ．常溫時(shí)，NO₂與N₂O₄同時(shí)存在；在低于0℃時(shí)，幾乎只有無(wú)色的N₂O₄的晶體存在．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）裝置中各儀器裝入試劑后，接下來(lái)由先至后的操作順序?yàn)镃ADB．
A．通入N₂
B．滴入濃硝酸
C．打開(kāi)活塞K1
D．關(guān)閉活塞K1
（2）裝置A中，滴入濃硝酸加熱前沒(méi)有明顯現(xiàn)象的原因是常溫時(shí)，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生．
（3）反應(yīng)結(jié)束后，打開(kāi)裝置D中的活塞K₂，并通入氧氣，鐵完全溶解于濃硝酸后生成的NO₂氣體中含有NO的現(xiàn)象為D瓶?jī)?nèi)氣體由無(wú)色變?yōu)榧t棕色．裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+O₂=2NO₂．
（4）C裝置的作用是把NO₂全部轉(zhuǎn)化為N₂O₄晶體，避免在D裝置中對(duì)NO的驗(yàn)證產(chǎn)生干擾．
（5）反應(yīng)停止后，裝置A中無(wú)固體剩余．驗(yàn)證裝置A的溶液中是否含有Fe²⁺，選擇的藥品是c．（填序號(hào)）
a．鐵粉　b．氯水　c．KMnO₄溶液　d．硫氰化鉀溶液
（6）檢驗(yàn)是否生成-3價(jià)氮的化合物，應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象及結(jié)論是取少量反應(yīng)后A中溶液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙接近試管口．若試紙變藍(lán)，則A中生成NH₄⁺．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要先打開(kāi)A部分的活塞K₁，持續(xù)通一段時(shí)間的氮?dú)庠訇P(guān)閉K₁，排盡裝置中的空氣，滴入濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮和一氧化氮?dú)怏w，干燥后通過(guò)裝置C，在低于0℃時(shí)幾乎只有無(wú)色的N₂O₄晶體存在，A中的反應(yīng)停止后，打開(kāi)D中的活塞K₂，并通入氧氣，若反應(yīng)確有NO產(chǎn)生，則D中出現(xiàn)紅棕色氣體，說(shuō)明有一氧化氮?dú)怏w生成，剩余氣體用氫氧化鈉溶液吸收．
（1）依據(jù)硝酸與鐵反應(yīng)會(huì)生成NO，又因NO易被空氣中的氧氣氧化，所以各儀器裝入試劑后應(yīng)先通氮?dú)馀叛b置中的空氣；
（2）依據(jù)常溫下鐵在濃硝酸中發(fā)生鈍化分析，常溫時(shí)，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生；
（3）NO被氧氣氧化生成紅棕色氣體二氧化氮；
（4）把NO₂全部轉(zhuǎn)化為N₂O₄晶體，防止二氧化氮干擾NO的檢驗(yàn)；
（5）檢驗(yàn)亞鐵離子的試劑為KMnO₄溶液，亞鐵離子被KMnO₄溶液氧化而使KMnO₄溶液褪色；
（6）若有-3價(jià)氮的化合物生成，應(yīng)生成NH₄⁺，檢驗(yàn)A溶液中是否有NH₄⁺離子即可．

解答 解：（1）因?yàn)橄跛崤c鐵反應(yīng)，隨著硝酸濃度的降低，其生成的產(chǎn)物有+4、+2、-3價(jià)等氮的化合物，則會(huì)生成NO，又因NO易被空氣中的氧氣氧化，所以各儀器裝入試劑后應(yīng)先通氮?dú)馀叛b置中的空氣，則實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要先打開(kāi)A部分的活塞K₁（C），持續(xù)通一段時(shí)間的氮?dú)猓ˋ）再關(guān)閉K₁（D），排盡裝置中的空氣，最后再滴入濃HNO₃（B）與鐵反應(yīng)，
故答案為：CADB；
（2）常溫時(shí)，鐵和濃硝酸反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜，阻止了鐵和濃硝酸進(jìn)一步反應(yīng)，即產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，所以滴入濃硝酸加熱前沒(méi)有明顯現(xiàn)象，
故答案為：常溫時(shí)，鐵遇濃硝酸形成致密氧化膜，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生；
（3）反應(yīng)結(jié)束后，打開(kāi)裝置D中的活塞K₂，并通入氧氣，鐵完全溶解于濃硝酸后生成的二氧化氮?dú)怏w中含有NO，無(wú)色的NO被氧氣氧化生成紅棕色氣體二氧化氮，反應(yīng)方程式為2NO+O₂=2NO₂，
故答案為：D瓶?jī)?nèi)氣體由無(wú)色變?yōu)榧t棕色；2NO+O₂=2NO₂；
（4）常溫下，二氧化氮和四氧化二氮同時(shí)存在，降低溫度，在低于0℃時(shí)，機(jī)務(wù)只有無(wú)色的四氧化二氮晶體存在，裝置C將二氧化氮完全轉(zhuǎn)化為N₂O₄晶體，防止二氧化氮對(duì)NO檢驗(yàn)的干擾，
故答案為：把NO₂全部轉(zhuǎn)化為N₂O₄晶體，避免在D裝置中對(duì)NO的驗(yàn)證產(chǎn)生干擾；
（5）因?yàn)閬嗚F離子具有強(qiáng)還原性，所以亞鐵離子易被KMnO₄溶液氧化而使KMnO₄溶液褪色，
故答案為：c；
（6）生成-3價(jià)氮的化合物是氨氣，氨氣極易溶于水生成氨水，氨水電離生成銨根離子，檢驗(yàn)銨根離子的方法是：取少量反應(yīng)后A中溶液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙接近試管口．若試紙變藍(lán)，則A中生成NH₄⁺，
故答案為：取少量反應(yīng)后A中溶液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙接近試管口．若試紙變藍(lán)，則A中生成NH₄⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵、硝酸的性質(zhì)，銨根離子、亞鐵離子的檢驗(yàn)是高考熱點(diǎn)，注意：常溫時(shí)，鐵和濃硝酸不是不反應(yīng)，而是發(fā)生了鈍化現(xiàn)象，阻止了進(jìn)一步反應(yīng)，為易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．