Question

（12分）兩組同學(xué)對(duì)鐵及其化合物的性質(zhì)進(jìn)行探究。

（1）一組同學(xué)用圖1所示裝置對(duì)鐵與濃硫酸的反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知：

2Fe + 6H₂SO₄(濃)  Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑+ 6H₂O。請(qǐng)你參與探究并回答相關(guān)問題。

①檢查裝置氣密性后，將過量的鐵屑和一定量的濃硫酸放入燒瓶，塞緊橡皮塞，開始計(jì)時(shí)。t₁時(shí)開始加熱，在鐵屑表面逐漸產(chǎn)生氣泡，當(dāng)有大量氣泡產(chǎn)生時(shí)，控制反應(yīng)溫度基本不變。甲同學(xué)將收集到的氣體體積與時(shí)間的關(guān)系粗略地表示為圖2。

圖1                                    圖2

在0～t₁時(shí)間段，鐵屑表面沒有氣泡生成，說明鐵在濃硫酸中發(fā)生了__________；t₁～t₂時(shí)間段，反應(yīng)生成的氣體是__________。

②t₂時(shí)，取少量反應(yīng)液，先滴加少量新制飽和氯水，然后滴加KSCN溶液，呈現(xiàn)血紅色。若再滴加過量新制氯水，卻發(fā)現(xiàn)紅色褪去。同學(xué)們對(duì)紅色褪去的原因提出各自的假設(shè)。乙同學(xué)的假設(shè)是：溶液中的+3價(jià)鐵被氧化為更高的價(jià)態(tài)。你的另一種假設(shè)是__________；為了驗(yàn)證你的假設(shè)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)方案__________。

（2）另一組同學(xué)對(duì)鐵和稀硝酸的反應(yīng)進(jìn)行探究。他們用a mol Fe和含有b mol HNO₃的稀硝酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若HNO₃只被還原成NO，且反應(yīng)結(jié)束后溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺，則a/b的取值范圍是__________；若反應(yīng)結(jié)束后的溶液中n(Fe³⁺):n(Fe²⁺)=2:1，則a/b的值為__________。

 

Answer 1

【答案】

.(1) ① 鈍化，SO₂    

②  溶液中的SCN^-被氧化，向褪色后的溶液中加FeCl₃,若溶液不褪色則假設(shè)成立

（2）  1/4 < a/b <3/8 ，9/32

【解析】（1）①常溫下鐵在濃硫酸中發(fā)生鈍化，所以得不到氣體。隨著溫度的升高，fie被濃硫酸氧化生成SO₂氣體。

②氯水褪色，說明氯水被還原。因此除了鐵離子還原之外，也可能是被溶液中的SCN^-還原。

所以可以通過檢驗(yàn)SCN^-來鑒別，即向褪色后的溶液中加FeCl₃,若溶液不褪色則假設(shè)成立。

（2）鐵和硝酸的反應(yīng)的方程式是Fe＋4HNO₃=Fe(NO₃)₃＋NO↑＋2H₂O。如果鐵過量，則方程式是3Fe＋8HNO₃=3Fe(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O。反應(yīng)結(jié)束后溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺，則a/b的取值范圍是 1/4 < a/b <3/8 ；反應(yīng)結(jié)束后的溶液中n(Fe³⁺):n(Fe²⁺)=2:1，則生成硝酸鐵和硝酸亞鐵分別是2a/3mol和a/3mol，所以被還原的硝酸是（b－2a－2a/3）mol。根據(jù)電子的得失守恒可知，2a/3×3＋a/3×2＝（b－2a－2a/3）×3，解得a︰b＝9︰32。