Question

5．某校化学兴趣小组利用如图所示装置进行探究铁与浓硝酸的反应．
Ⅰ．硝酸性质的探究：
（1）加热前，铁丝遇浓硝酸没有明显现象，其原因是浓硝酸使铁钝化；
（2）加热后，B中出现红棕色气体，该反应中硝酸呈现的性质是酸性和氧化性，为防止污染，C中的溶液应为NaOH（填化学式）溶液．
Ⅱ．产物中铁元素价态的探究：
（3）提出合理假设：
假设1：产物中只有+3价铁；
假设2：产物中只有+2价铁；
假设3：产物中既有+2价铁也有+3价铁．
（4）设计实验：
分别取反应后大试管A中的溶液装入两支试管甲、乙，在甲试管中滴加酸性高锰酸钾溶液；在乙试管中滴加KSCN溶液，观察现象．
①若现象为：甲试管没有明显变化，乙试管中溶液变红色，则假设1正确；
②若现象为：甲试管中溶液紫色褪去，乙试管没有明显变化，则假设2正确；
③若现象为：若甲、乙试管中均有明显现象发生，则假设3正确．
（5）实验结果：
该小组某次实验产物，经检测仅含Fe³⁺，他们根据B试管中气体颜色逐渐变浅，判断产物中既有NO₂也有NO生成，请写出装置A中生成NO反应的离子方程式：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）铁丝遇冷、浓硝酸发生钝化；
（2）反应生成硝酸铁、NO₂，生成硝酸盐体现酸性，生成NO₂时N元素的化合价降低，生成NO₂污染空气，用碱液吸收；
（3）根据铁元素的化合价提出合理假设；
（4）根据+2价的铁元素具有还原性，能使紫色的酸性KMnO₄溶液腿色，+3价的铁元素与KSCN溶液形成红色溶液进行解答；
（5）根据氧化还原反应的原理以及质量守恒可写出反应方程式．

解答 解：（1）铁丝遇浓硝酸没有明显现象，其原因是浓硝酸使铁钝化，
故答案为：浓硝酸使铁钝化；
（2）因硝酸中的N元素的化合价为+5价，NO₂中N元素的化合价为+4价，在该反应中N元素的化合价降低，则体现硝酸的氧化性，而硝酸与硝酸中N元素的化合价相同，则体现硝酸具有酸性，生成NO₂污染空气，用碱液吸收
故答案为：氧化性；酸性；NaOH；
（3）根据铁元素的化合价有+2、+3，有三种可能，故还原产物中只有+2价铁，
故答案为：产物中只有+2价铁；
（4）根据+2价的铁元素具有还原性，能使紫色的酸性KMnO₄溶液褪色，+3价的铁元素与KSCN溶液形成红色溶液，所以预期现象和结论：
①甲试管溶液无明显变化，乙试管溶液变红色，则产物只有+3价铁，
故答案为：溶液变红色；
②+2价的铁元素具有还原性，能使紫色的酸性KMnO₄溶液褪色，若甲试管溶液紫色褪去，乙试管没有明显变化，则产物中只有+2价铁元素，
故答案为：溶液紫色褪去；
（5）该小组某次实验产物，经检测仅含Fe³⁺，装置A中生成NO反应的离子方程式：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O．

点评 本题考查了铁及其化合物性质，题目难度中等，明确铁离子、亚铁离子的检验方法为解答关键，注意掌握性质实验方案设计与评价的原则．