Question

14．某學(xué)生欲探究FeSO₄溶液與濃HNO₃的反應(yīng)．
該同學(xué)向盛有FeSO₄溶液的試管中滴入數(shù)滴濃硝酸，并振蕩試管，預(yù)期現(xiàn)象為試管中會(huì)立即產(chǎn)生紅棕色氣體，溶液焰色逐漸變黃．但實(shí)際操作時(shí)觀(guān)察到液面上方氣體變化紅棕色，且試管中溶液顏色變?yōu)樯钭厣�．為了進(jìn)一步探究溶液變?yōu)樯钭厣�的原因，該同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．
回答下列問(wèn)題
（1）向FeSO₄溶液和反應(yīng)后溶液中加入KSCN溶液，前者不變紅色，后者變紅，該現(xiàn)象的結(jié)論是原溶液中不含F(xiàn)e³⁺，F(xiàn)e²⁺被硝酸氧化為Fe³⁺．
（2）該同學(xué)通過(guò)查閱資料，認(rèn)為溶液的深棕色可能是NO₂或NO與溶液中Fe²⁺或Fe³⁺發(fā)生反應(yīng)而得到的．為此他利用如圖裝置（氣密性已檢驗(yàn)，尾氣處理裝備略）進(jìn)行探究．

Ⅰ．打開(kāi)活塞a、關(guān)閉b，并使甲裝置中反應(yīng)開(kāi)始后，觀(guān)察到丙中溶液逐漸變?yōu)樯钭厣�，而丁中溶液無(wú)明顯變化．
Ⅱ．打開(kāi)活塞b、關(guān)閉a，一段時(shí)間后再停止甲中反應(yīng)．
Ⅲ．為與Ⅰ中實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照重新更換丙、丁后，使甲中反應(yīng)重復(fù)進(jìn)行步驟Ⅰ實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察到的現(xiàn)象與步驟Ⅰ中相同．
①銅與足量濃硝酸反應(yīng)的離子方程式是Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．
②裝置乙的試劑為水．
③步驟Ⅱ的目的是排出乙右側(cè)裝置中殘留的NO₂．
④該實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是NO、NO₂可以與Fe²⁺水溶液作用產(chǎn)生深棕色，但Fe³⁺不行．
（3）該同學(xué)重新進(jìn)行FeSO₄溶液與濃HNO₃的反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察到了預(yù)期現(xiàn)象，其實(shí)驗(yàn)操作是向盛有濃硝酸的試管中滴入數(shù)滴新制FeSO₄溶液，振蕩，反應(yīng)的離子方程式為Fe²⁺+2H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO₂+H₂O．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺遇KSCN溶液顯血紅色；
（2）I、打開(kāi)活塞a，關(guān)閉b時(shí)，反應(yīng)生成的NO₂氣體通入了FeSO₄溶液中后顯深棕色，而通入Fe₂（SO₄）₃溶液中無(wú)現(xiàn)象；
II、打開(kāi)活塞b、關(guān)閉a，乙中需盛裝水溶液，使NO₂與水反應(yīng)生成NO；
III、為與Ⅰ中實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照，更換丙，丁后，使甲中反應(yīng)繼續(xù)，觀(guān)察到的現(xiàn)象與步驟Ⅰ中相同，即NO通入FeSO₄溶液后顯深棕色，而通入Fe₂（SO₄）₃溶液中無(wú)現(xiàn)象．
①銅被濃硝酸氧化為Cu（NO₃）₂，濃硝酸被還原為NO₂，據(jù)此寫(xiě)出離子方程式；
②裝置乙裝有的液體是水，使生成的二氧化氮發(fā)生反應(yīng)3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
③乙的右側(cè)裝置中有殘留的NO₂；
④根據(jù)I和III的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析；
（3）實(shí)驗(yàn)I是NO₂氣體通入了FeSO₄溶液中后顯深棕色，而通入Fe₂（SO₄）₃溶液中無(wú)現(xiàn)象，據(jù)此分析．

解答 解：（1）向原新制FeSO₄溶液中和反應(yīng)后溶液中均加入KSCN溶液，前者不變紅色，后者變紅，而由于Fe³⁺遇KSCN溶液顯血紅色，故可以說(shuō)明滴入的硝酸將Fe²⁺氧化為了Fe³⁺，
故答案為：原溶液中不含F(xiàn)e³⁺，F(xiàn)e²⁺被硝酸氧化為Fe³⁺；
（2）I、打開(kāi)活塞a，關(guān)閉b時(shí)，反應(yīng)生成的NO₂氣體通入了FeSO₄溶液中后顯深棕色，而通入Fe₂（SO₄）₃溶液中無(wú)現(xiàn)象；
II、打開(kāi)活塞b、關(guān)閉a，乙中需盛裝水溶液，使NO₂與水反應(yīng)生成NO：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
III、為與Ⅰ中實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照，更換丙，丁后，使甲中反應(yīng)繼續(xù)，觀(guān)察到的現(xiàn)象與步驟Ⅰ中相同，即NO通入FeSO₄溶液后顯深棕色，而通入Fe₂（SO₄）₃溶液中無(wú)現(xiàn)象．
①銅被濃硝酸氧化為Cu（NO₃）₂，濃硝酸被還原為NO₂，根據(jù)得失電子數(shù)守恒可知離子方程式為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
②裝置乙裝有的液體是水，作用是通過(guò)反應(yīng)3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，使NO₂轉(zhuǎn)化為NO，來(lái)驗(yàn)證NO與溶液中Fe ²⁺或Fe ³⁺發(fā)生的反應(yīng)，
故答案為：水；
③裝置乙有殘留的NO₂，所以需要反應(yīng)一段時(shí)間后，利用生成的NO來(lái)排出裝置中的NO₂，從而可以獲得純凈的NO，
故答案為：排出乙右側(cè)裝置中殘留的NO₂；
④根據(jù)實(shí)驗(yàn)I和III的現(xiàn)象可知，溶液的深棕色是由NO或NO₂與Fe²⁺反應(yīng)得到的，
故答案為：NO、NO₂可以與Fe²⁺水溶液作用產(chǎn)生深棕色，但Fe³⁺不行；
（3）由于實(shí)驗(yàn)I的現(xiàn)象是NO₂氣體通入了FeSO₄溶液中后顯深棕色，而通入Fe₂（SO₄）₃溶液中無(wú)現(xiàn)象，故可以向盛有濃硝酸的試管中滴入數(shù)滴新制的FeSO₄溶液，震蕩，濃硝酸被還原為NO₂，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺，此時(shí)溶液應(yīng)該無(wú)明顯的顏色變化，反應(yīng)的離子方程式為：Fe²⁺+2H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO₂+H₂O，
故答案為：向盛有濃硝酸的試管中滴入數(shù)滴新制FeSO₄溶液，振蕩；Fe²⁺+2H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO₂+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了Fe²⁺的還原性以及NO、NO₂與Fe²⁺的反應(yīng)，F(xiàn)e²⁺的還原性和Fe³⁺的性質(zhì)一直是高頻考點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)把握，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．