Question

7．為探究Fe（NO₃）₂等硝酸鹽熱分解產物和產物的性質，某化學小組開展如下探究性學習：
【查閱資料】金屬活潑性不同，其硝酸鹽分解產物不同．
（1）K→Na活潑金屬的硝酸鹽分解生成亞硝酸鹽和氧氣；
（2）Mg→Cu等較活潑金屬的硝酸鹽分解生成氧化物、NO₂和O₂；
（3）Hg以后不活潑金屬的硝酸鹽分解生成金屬、NO₂和O₂．
2KNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KNO₂↑+O₂↑  
2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑
2AgNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Ag+2NO₂↑+O₂↑
I：【實驗一】探究Fe（NO₃）₂熱分解固體產物中Fe元素的價態(tài)．該小組甲同學將其溶于足量的稀H₂SO₄得到相應兩份溶液，進行以下探究實驗．①向一份溶液中滴入少量KSCN溶液；②少量稀酸性KMnO₄溶液中滴入另一份溶液．現(xiàn)象：①溶液變紅色；②溶液變紅色．
（1）則Fe（NO₃）₂分解的化學方程式是4Fe（NO₃）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑．
II：【實驗二】探究Fe（NO₃）₂熱分解氣體產物的性質．小組乙、丙同學進行了如下圖所示的實驗（收集時操作恰當，幾乎沒有空氣）．

實驗步驟：①連接儀器；②檢查裝置氣密性；③取一定質量Fe（NO₃）₂裝于大試管，并重新連接好儀器；④加熱；⑤…
（2）乙同學使用A裝置收集氣體，恰好收集到54mL紅棕色氣體，要從水槽中取出量筒，乙同學的正確操作方法是用玻璃片在水槽里蓋好量筒口，用食指摁緊玻璃片，將量筒從水槽中取出，正放在試驗臺上．
（3）丙同學取等質量Fe（NO₃）₂的在同樣條件下熱分解，用B裝置收集氣體產物，可收集到氣體8mL．
III：【實驗三】探究固體混合物的組成和特征．
（4）小組丁同學取KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂混合粉末充分加熱后用排水法未收集到任何氣體，則KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂物質的量之比可能為A．
A.1：2：2        B.2：1：3        C.1：2：3       D.3：8：5
（5）取0.6mol由KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃按等物質的量之比混合而成的粉末溶于100mL 3mol/L的稀硫酸中，再向溶液中加入足量的銅粉，則最多可溶解銅粉質量為20.8g．

Answer 1

分析 （1）向一份溶液中滴入少量KSCN溶液，溶液變紅色，說明有鐵離子產生成，根據(jù)電子得失守恒可知Fe（NO₃）₂熱分解生成了氧化鐵，二氧化氮和氧氣，據(jù)此答題；
（2）由于NO₂和的密度均大于空氣，所以將量筒從水槽中取出，正放在試驗臺上；
（3）由4Fe（NO₃）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑可知產生NO₂和O₂的體積比為8：1，而4NO₂～O₂可恰好進入溶液中，剩余的NO₂溶于水產生NO，因此收集到的氣體為NO；
（4）根據(jù)三個反應2KNO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KNO₂↑+O₂↑；2Cu（NO₃）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑； 2Fe（NO₃）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑，混合粉末充分加熱后用排水法未收集到任何氣體，說明三個反應中生成的氣體物質的量之比n（NO₂）：n（O₂）=4：1，通過選項答案驗證；
（5）0.6mol由KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃按等質的量之比混合，即各為0.2mol，所以溶液中硝酸根離子的物質的量為1.2mol，溶液中加入銅粉后發(fā)生的反應有3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，根據(jù)方程式計算．

解答 解：（1）向一份溶液中滴入少量KSCN溶液，溶液變紅色，說明有鐵離子產生成，根據(jù)電子得失守恒可知Fe（NO₃）₂熱分解生成了氧化鐵，二氧化氮和氧氣，方程式為：4Fe（NO₃）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑，
故答案為：4Fe（NO₃）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑；
（2）將收集氣體的量筒從水槽中取出的方法是用玻璃片在水槽里蓋好量筒口，用食指摁緊玻璃片，由于NO₂和的密度均大于空氣，所以將量筒從水槽中取出，正放在試驗臺上，
故答案為：用玻璃片在水槽里蓋好量筒口，用食指摁緊玻璃片，將量筒從水槽中取出，正放在試驗臺上；
（3）若用排水法收集時，4NO₂～O₂可恰好進入溶液中，由4Fe（NO₃）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑可知產生NO₂和O₂的體積比為8：1，則54ml氣體中有24ml NO₂和6ml O₂恰好進入溶液，另外24ml NO₂溶于水產生8ml NO，則收集到的氣體為8ml 氣體，
故答案為：8；
（4）根據(jù)三個反應2KNO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KNO₂↑+O₂↑；2Cu（NO₃）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑； 2Fe（NO₃）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑，混合粉末充分加熱后用排水法未收集到任何氣體，說明三個反應中生成的氣體物質的量之比n（NO₂）：n（O₂）=4：1，Cu（NO₃）₂受熱分解的氣體產物恰好符合物質的量之比n（NO₂）：n（O₂）=4：1，所以其量為任意值，而KNO₃和Fe（NO₃）₂按物質的量比為1：2混合受熱分解的氣體恰好符合n（NO₂）：n（O₂）=4：1進入溶液，
故答案為：A；
（5）0.6mol由KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃按等質的量之比混合，即各為0.2mol，所以溶液中硝酸根離子的物質的量為1.2mol，100mL 3mol/L的稀硫酸中，氫離子的物質的量為0.6mol，根據(jù)反應3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，溶液中硝酸根離子過量，所以此反應中溶解的銅的質量為$\frac{0.6}{8}×3×64$g=14.4g，F(xiàn)e（NO₃）₃的質的量為0.2mol，根據(jù)反應Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，此反應中溶解的銅的質量為$\frac{1}{2}$×0.2×64g=6.4g，所以總共溶解的銅的質量為6.4g+14.4g=20.8g，
故答案為：20.8g．

點評 本題考查了鐵及其重要化合物的性質實驗方案設計，側重于離子檢驗、設計實驗方案及操作、混合物的計算，綜合性較強，難度較大，計算Cu的質量時注意硝酸根離子是過量的．