Question

（14分）某同學用圖示裝置進行鐵和稀硝酸反應的實驗并進行相關(guān)的實驗探究。

a．向廣口瓶內(nèi)注入足量熱NaOH溶液，將盛有一定質(zhì)量的純鐵粉的小燒杯放入瓶中。
b．關(guān)閉止水夾，點燃紅磷，伸人瓶中，塞好膠塞。
c．待紅磷充分燃燒，一段時間后打開分液漏斗旋塞，向燒杯中緩慢滴入一定量的4mol·L^－1的稀硝酸，
鐵粉完全溶解。
（一）氣體產(chǎn)物成分探究
（1）實驗前如何檢查該裝置的氣密性？                                   。
（2）燃燒紅磷的目的是              。
（3）為證明氣體產(chǎn)物為NO，步驟c后還缺少的一步主要操作是           。
（二）產(chǎn)物中鐵元素價態(tài)探究：
（1）提出合理假設(shè)：
假設(shè)1：產(chǎn)物中只有+2價鐵；假設(shè)2：             ，假設(shè)3：產(chǎn)物中既有+2價鐵，又有+3價鐵。
（2）設(shè)計實驗方案，驗證假設(shè)1成立（寫出實驗操作步驟、現(xiàn)象和結(jié)論）：                    。
（三）問題討論
（1）廣口瓶中熱NaOH溶液的主要作用是              。
（2）若假設(shè)3成立，且所得溶液中n(Fe²⁺)：n(Fe³⁺)=3：1時，則對應的離子反應方程式為      。

Answer 1

（一）（1）關(guān)閉止水夾，通過分液漏斗向廣口瓶中加水，當水不能順利滴下時停止加水。觀察分液漏斗中水面，若水面不下降，說明裝置氣密性良好；（2）除去廣口瓶內(nèi)空氣中的氧氣，避免干擾氣體檢驗；（3）打開止水夾，向瓶內(nèi)遷入少量空氣（或氧氣）。
（二）（1）產(chǎn)物中只有+3價鐵；（2）取小燒杯中反應后溶液少許，放入一只試管中，滴加KSCN溶液。溶液不顯紅色，再向其中滴加少量的H₂O₂溶液，溶液顯紅色。則證明假設(shè)1成立。
（三）（1）實驗結(jié)束后，熱NaOH溶液在充入足量空氣（或氧氣）的條件下，將瓶中氮的氧化物完全吸收，以防止空氣污染；（2）4Fe+12H⁺+3NO₃^-=3Fe²⁺+Fe³⁺+3NO↑+5H₂O

試題分析：（一）（1）實驗前檢查該裝置的氣密性的方法是關(guān)閉止水夾，通過分液漏斗向廣口瓶中加水，當水不能順利滴下時停止加水。觀察分液漏斗中水面，若水面不下降，說明裝置氣密性良好；（2）燃燒紅磷的目的是除去廣口瓶內(nèi)空氣中的氧氣，避免干擾鐵和稀硝酸反應產(chǎn)生的氣體檢驗；（3）為證明氣體產(chǎn)物為NO，步驟c后還缺少的一步主要操作是打開止水夾，向瓶內(nèi)遷入少量空氣（或氧氣），看氣體是否變?yōu)榧t棕色，若變?yōu)榧t棕色，就證明產(chǎn)生了NO，否則沒有。（二）（1）假設(shè)1：產(chǎn)物中只有+2價鐵；假設(shè)2：產(chǎn)物中只有+3價鐵；假設(shè)3：產(chǎn)物中既有+2價鐵，又有+3價鐵。（2）證明只有+2價鐵的實驗方案是取小燒杯中反應后溶液少許，放入一只試管中，滴加KSCN溶液。溶液不顯紅色，再向其中滴加少量的H₂O₂溶液，溶液顯紅色。則證明假設(shè)1成立。 （三）問題討論（1）廣口瓶中熱NaOH溶液的主要作用是將實驗結(jié)束后，在充入足量空氣（或氧氣）的條件下，將瓶中氮的氧化物完全吸收，以防止空氣污染；（2）若產(chǎn)物中既有+2價鐵，又有+3價鐵，且所得溶液中n(Fe²⁺)：n(Fe³⁺)=3：1時，根據(jù)電子守恒可得相應的離子反應方程式為4Fe+12H⁺+3NO₃^-=3Fe²⁺+Fe³⁺+3NO↑+5H₂O。