Question

已知Fe（NO₃）₂受熱分解產(chǎn)物為金屬氧化物、NO₂、O₂．某興趣小組同學對固體產(chǎn)物中Fe的化合物進行了如下探究：
【提出假設(shè)】
（1）對固體產(chǎn)物中Fe化合價的猜想
猜想一：只顯+2價；猜想二：只顯+3價；猜想三：

 

．
【實驗驗證】
（2）同學們設(shè)計并驗證試驗，取適量上述加熱分解后的固體于試管中，加入足量的0.1mol/L H₂SO₄溶液，使固體完全溶解，再進行下列實驗操作，實驗結(jié)果證明溶液中只含有Fe³⁺，不含有Fe²⁺．

 

（提示：由于濃度較稀，不能以Fe³⁺和Fe²⁺例子本身的顏色進行確認）
A、先向試管中滴入KSCN溶液，溶液呈紅色，再向試管中滴加3%的H₂O₂溶液，溶液呈紅色．
B、先向試管中滴入3%的H₂O₂溶液，無明顯變化，再向試管中滴入KSCN溶液，溶液呈紅色．
C、先向試管中滴入0.01mol/L的高錳酸鉀溶液，溶液呈紫色，再向試管中滴入KSCN溶液，溶液呈紅色．
D、先向試管中滴入KSCN溶液，溶液呈紅色，再向試管中滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液無明顯變化．
【實驗結(jié)論】
（3）根據(jù)上述實驗結(jié)果，證明猜想二正確，請寫出Fe（NO₃）₂熱分解的化學方程式

 

．
【實驗改進】
（4）有同學提出也可以通過測定分解后的氣體體積的方式進行分析，于是將分解后的氣體進行右圖裝置的試驗，以驗證猜想：先向集氣瓶中通入分解后的氣體，記錄通入氣體的體積為V₁，然后，打開右側(cè)止水夾，再向吸氣瓶中緩慢通入O₂，觀察到的現(xiàn)象是：

 

．搖動集氣瓶，液面上升，當液體充滿集氣瓶時，記錄通入氧氣瓶的體積為V₂．當通入的氧氣為V（O₂）=

 

 （用含V₁的代數(shù)式表示），證明猜想二成立．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計,二價Fe離子和三價Fe離子的檢驗

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）根據(jù)Fe元素有+2價、+3價來分析；
（2）根據(jù)鐵離子、亞鐵離子的檢驗方法進行判斷；
（3）猜想二正確，說明硝酸亞鐵分解生成產(chǎn)物只有氧化鐵，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價升降相等配平反應(yīng)的化學方程式；
（4）一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮氣體；如果猜想二成立，反應(yīng)生成二氧化氮與氧氣的體積比為8：1，混合氣體中二氧化氮為

8

9

V₁，氧氣為

1

9

V₁，根據(jù)反應(yīng)4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，x=4（y+V₂）判斷混合氣體完全被吸收還需要的氧氣的體積．

解答： 解：（1）Fe元素有+2價、+3價，所以產(chǎn)物可能為：猜想一：只顯+2價；猜想二：只顯+3價；猜想三：既有+2價又有+3價，
故答案為：既有+2價又有+3價；
（2）A、先向試管中滴入KSCN溶液，溶液呈紅色，溶液中含有鐵離子，再向試管中滴加3%的H₂O₂溶液，溶液呈紅色，法判斷原溶液中是否存在無亞鐵離子，故A錯誤；
B、先向試管中滴入3%的H₂O₂溶液，無明顯變化，再向試管中滴入KSCN溶液，溶液呈紅色，由于先加入了氧化劑雙氧水，無法判斷原溶液中存在亞鐵離子還是鐵離子，故B錯誤；
C、先向試管中滴入0.01mol/L的高錳酸鉀溶液，溶液呈紫色，證明溶液中不存在亞鐵離子，再向試管中滴入KSCN溶液，溶液呈紅色，證明原溶液中一定存在鐵離子，故C正確；
D、先向試管中滴入KSCN溶液，溶液呈紅色，證明溶液中存在鐵離子，再向試管中滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液無明顯變化，證明溶液中一定不存在亞鐵離子，故D正確；
故答案為：CD；
（3）根據(jù)上述實驗結(jié)果，證明猜想二正確，硝酸亞鐵分解生成氧化鐵、二氧化氮和氧氣，F(xiàn)e（NO₃）₂熱分解的化學方程式為：4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑，
故答案為：4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑；
（4）根據(jù)化合價變化可知，如果反應(yīng)生成氧化亞鐵，二氧化氮與氧氣的體積比為4：1，如果生成氧化鐵，則生成的二氧化氮與氧氣的體積比大于4：1，將反應(yīng)后的氣體通入水中，如果有氣體剩余，則反應(yīng)后的氣體為NO，所以向集氣瓶中通入氧氣后，無色氣體會變成紅色，溶液的液面會上升；
再通入氧氣體積為V₁時，集氣瓶中充滿溶液，根據(jù)反應(yīng)4Fe（NO₃）₂

△   .

2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑可知，如果猜想二成立，混合氣體中二氧化氮體積為

8

9

V₁，氧氣為

1

9

V₁，再根據(jù)反應(yīng)4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，如果二氧化氮完全反應(yīng)，需要消耗

1

4

×

8

9

V₁=

2

9

V₁，還需要通入氧氣的體積為：

1

9

V₁，
故答案為：瓶內(nèi)顏色由無色變?yōu)榧t棕色，液面上升；

1

9

V₁．

點評：本題考查了性質(zhì)實驗方案的設(shè)計、鐵離子和亞鐵離子的檢驗方法，題目難度中等，注意掌握鐵離子與亞鐵離子的性質(zhì)及正確的檢驗方法，明確性質(zhì)實驗方案的設(shè)計原則．