Question

【題目】向硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L－1 AgNO3溶液（pH＝2）中加入過(guò)量鐵粉，振蕩后靜置，溶液先呈淺綠色，后逐漸呈棕黃色，試管底部仍存在黑色固體，過(guò)程中無(wú)氣體生成。實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)針對(duì)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行了如下探究。

Ⅰ.探究Fe2＋產(chǎn)生的原因。

（1）提出猜想：Fe2＋可能是Fe與________或________反應(yīng)的產(chǎn)物。（均填化學(xué)式）

（2）實(shí)驗(yàn)探究：在兩支試管中分別加入與上述實(shí)驗(yàn)等量的鐵粉，再加入不同的液體試劑，5 min后取上層清液，分別加入相同體積和濃度的鐵氰化鉀溶液。

	液體試劑	加入鐵氰化
鉀溶液
1號(hào)試管	2 mL 0.1 mol·L－1
AgNO3溶液	無(wú)藍(lán)色沉淀
2號(hào)試管	硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L－1______溶液(pH＝2)	藍(lán)色沉淀

①2號(hào)試管中所用的試劑為_________。

②資料顯示：該溫度下，0.1 mol·L－1 AgNO3溶液可以將Fe氧化為Fe2＋。但1號(hào)試管中未觀察到藍(lán)色沉淀的原因可能為_______。

③小組同學(xué)繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明了由2號(hào)試管得出的結(jié)論正確。實(shí)驗(yàn)如下：取100 mL 0.1 mol·L－1硝酸酸化的AgNO3溶液（pH＝2），加入鐵粉并攪拌，分別插入pH傳感器和NO傳感器（傳感器可檢測(cè)離子濃度），得到圖甲、圖乙，其中pH傳感器測(cè)得的圖示為________（填“圖甲”或“圖乙”）。

④實(shí)驗(yàn)測(cè)得2號(hào)試管中有NH4+生成，則2號(hào)試管中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________。

Ⅱ.探究Fe3＋產(chǎn)生的原因。

查閱資料可知，反應(yīng)中溶液逐漸變棕黃色是因?yàn)?/span>Fe2＋被Ag＋氧化了。小組同學(xué)設(shè)計(jì)了不同的實(shí)驗(yàn)方案對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證。

（3）方案一：取出少量黑色固體，洗滌后，______（填操作和現(xiàn)象），證明黑色固體中有Ag。

（4）方案二：按下圖連接裝置，一段時(shí)間后取出左側(cè)燒杯中的溶液，加入KSCN溶液，溶液變紅。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象________（填“能”或“不能”）證明Fe2＋可被Ag＋氧化，理由為________。

Answer 1

【答案】HNO3 AgNO3 NaNO3 該反應(yīng)速率很�。ɑ蛟摲磻�(yīng)的活化能較大） 圖乙 4Fe＋10H＋＋NO3-=4Fe2＋＋NH4+＋3H2O 加入足量稀硝酸并加熱將固體全部溶解，再向所得溶液中加入稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀（或加入足量稀鹽酸，有黑色固體剩余）（答案合理均可） 不能 Fe2＋可能被HNO3氧化或被氧氣氧化（答案合理均可）

【解析】

Ⅰ.（1）向硝酸酸化的AgNO3溶液（pH＝2）中加入過(guò)量的鐵粉，過(guò)量的鐵粉可與硝酸反應(yīng)生成亞鐵離子，也可與AgNO3溶液反應(yīng)生成Fe2＋，Fe＋2AgNO3=Fe(NO3)2＋2Ag，因此溶液中的Fe2＋可能是Fe與HNO3或AgNO3反應(yīng)的產(chǎn)物，故答案為：HNO3；AgNO3；

（2）①探究Fe2＋的產(chǎn)生原因時(shí)，2號(hào)試管作為1號(hào)試管的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，要排除Ag＋的影響，可選用等濃度、等體積且pH相同的不含Ag＋的NaNO3溶液進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，故答案為：NaNO3；

②AgNO3可將Fe氧化為Fe2＋，但1號(hào)試管中未觀察到藍(lán)色沉淀，說(shuō)明AgNO3溶液和Fe反應(yīng)的速率較慢，生成的Fe2＋濃度較小，故答案為：該反應(yīng)速率很�。ɑ蛟摲磻�(yīng)的活化能較大）；

③由2號(hào)試管得出的結(jié)論正確，說(shuō)明Fe2＋是Fe與HNO3反應(yīng)的產(chǎn)物，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，HNO3溶液的濃度逐漸減小，溶液的pH逐漸增大，則圖乙為pH傳感器測(cè)得的圖示，故答案為：圖乙；

④實(shí)驗(yàn)測(cè)得2號(hào)試管中有NH生成，說(shuō)明Fe與HNO3反應(yīng)時(shí)，Fe將HNO3還原為NH，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理可寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式為4Fe＋10H＋＋NO3-=4Fe2＋＋NH4+＋3H2O，故答案為：4Fe＋10H＋＋NO3-=4Fe2＋＋NH4+＋3H2O；

Ⅱ.（3）Ag＋氧化Fe2＋時(shí)發(fā)生反應(yīng)Ag＋＋Fe2＋=Ag↓＋Fe3＋，而黑色固體中一定含有過(guò)量的鐵，所以可加入足量HCl或H2SO4溶液溶解Fe，若有黑色固體剩余，則證明黑色固體中有Ag；或向黑色固體中加入足量稀硝酸加熱溶解后再加入稀鹽酸，若產(chǎn)生白色沉淀，則證明黑色固體中有Ag，故答案為：加入足量稀硝酸并加熱將固體全部溶解，再向所得溶液中加入稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀（或加入足量稀鹽酸，有黑色固體剩余）（答案合理均可）

（4）取左側(cè)燒杯中的溶液，加入KSCN溶液后，溶液變紅，只能證明有Fe3＋生成，不能證明Fe2＋可被Ag＋氧化，因?yàn)?/span>Fe（NO3）2溶液呈酸性，酸性條件下NO可將Fe2＋氧化為Fe3＋，且Fe（NO3）2溶液直接與空氣接觸，Fe2＋也可被空氣中的氧氣氧化為Fe3＋；故答案為：不能；Fe2＋可能被HNO3氧化或被氧氣氧化（答案合理均可）。