Question

鐵是生活中的常見金屬，也是高中所學(xué)的過渡元素，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在與其化物質(zhì)反應(yīng)時(shí)往往表現(xiàn)出不同的價(jià)態(tài)．某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)鐵和硫反應(yīng)產(chǎn)物中鐵的化合價(jià)進(jìn)行了探究，并設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)的步驟為：

步驟一：將鐵粉和硫粉按一定質(zhì)量比混合，如圖所示在氮?dú)猸h(huán)境中，加熱后反立即可發(fā)生并持續(xù)進(jìn)行，冷卻后得到黑色固體．
步驟二：取黑色固體少許，加入濃NaOH溶液并稍稍加熱，冷卻后過濾，得到黑色濾渣．
在取得黑色濾渣后，同學(xué)們經(jīng)過討論分析，對(duì)其成分提出了各種猜想，其中代表性的為：
猜想一：由于硫和氧是同一主族元素，所以黑色固體的可能是Fe₃S₄
猜想二：硫和氧雖是同一主族元素，但硫的非金屬性弱，則黑色固體為FeS
為了驗(yàn)證以上猜想又進(jìn)行了以下操作：
步驟三：在濾渣中加入已煮沸的稀硫酸．
步驟四：取步驟三所得溶液少許，…．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）查閱資料：實(shí)驗(yàn)室可以用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO₂）飽和溶液混合加熱反應(yīng)得氮?dú)猓��?qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)中通入氮?dú)獾淖饔?div id="twjk7pj" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．
（3）若猜想一正確，則步驟三應(yīng)該觀察到試管內(nèi)有

 

出現(xiàn)（填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）．
（4）若猜想二正確，請(qǐng)完成步驟四的實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論

 

．
（5）步驟一中鐵粉和硫粉的混合粉末中硫要過量些，其原因是

 

．
（6）步驟二中加入濃NaOH溶液并稍稍加熱的目的是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO₂）飽和溶液混合加熱反應(yīng)得氮?dú)�，依�?jù)原子守恒、電荷守恒、電子守恒配平書寫離子方程式；
（2）分析實(shí)驗(yàn)過程可可知，實(shí)驗(yàn)中通入氮?dú)獾哪康氖勤s凈裝置中的空氣，避免氧氣和鐵反應(yīng)生成的物質(zhì)干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；
（3）猜想一：由于硫和氧是同一主族元素，所以黑色固體的可能是Fe₃S₄ ，可以類比Fe₃O₄的結(jié)構(gòu)分析，溶于熱的稀硫酸中，鐵離子會(huì)氧化硫離子為單質(zhì)硫，溶液變渾濁；
（4）硫和氧雖是同一主族元素，但硫的非金屬性弱，則黑色固體為FeS，按照步驟反應(yīng)溶解于稀硫酸后，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)亞鐵離子的存在完成；
（5）步驟一中鐵粉和硫粉的混合粉末中硫要過量些，目的是避免過量的鐵和熱的稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵干擾亞鐵離子的檢驗(yàn)；
（6）濃氫氧化鈉溶液除去過量的硫單質(zhì)，便于觀察猜測(cè)一中的反應(yīng)現(xiàn)象；

解答： 解：（1）用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO₂）飽和溶液混合加熱反應(yīng)得氮?dú)�，依�?jù)原子守恒、電子守恒和電荷電荷守恒配平書寫離子方程式為：NH₄⁺+NO₂^-

△   .

N₂↑+2H₂O；
故答案為：NH₄⁺+NO₂^-

△   .

N₂↑+2H₂O；
（2）分析實(shí)驗(yàn)過程可可知，實(shí)驗(yàn)中通入氮?dú)獾哪康氖勤s凈裝置中的空氣，避免氧氣和鐵反應(yīng)生成的物質(zhì)干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，故答案為：趕走裝置中的空氣；
（3）猜想一：黑色固體的可能是Fe₃S₄ ，可以類比Fe₃O₄的結(jié)構(gòu)分析，溶于熱的稀硫酸中，鐵離子會(huì)氧化硫離子為單質(zhì)硫，2Fe³⁺+S^2-=S↓=2Fe²⁺，溶液變渾濁；
故答案為：有白色渾濁出現(xiàn)；
（4）硫的非金屬性弱，和鐵反應(yīng)生成黑色固體為FeS，按照步驟反應(yīng)溶解于稀硫酸后，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)亞鐵離子的存在證明，實(shí)驗(yàn)步驟為：取步驟三所得溶液少許，滴加KSCN溶液，若溶液不顯紅色，再向溶液中滴加少量氯水，溶液呈紅色，證明原溶液中只含F(xiàn)e²⁺離子，則黑色固體中鐵的化合價(jià)為+2價(jià)；
故答案為：取步驟三所得溶液少許，滴加KSCN溶液，若溶液不顯紅色，再向溶液中滴加少量氯水，溶液呈紅色，證明原溶液中只含F(xiàn)e²⁺離子，則黑色固體中鐵的化合價(jià)為+2價(jià)；
（5）步驟一中鐵粉和硫粉的混合粉末中硫要過量些，目的是避免過量的鐵和熱的稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵干擾亞鐵離子的檢驗(yàn)；答案為：
故答案為：防止未反應(yīng)的鐵和稀硫酸反應(yīng)生成亞鐵離子干擾實(shí)驗(yàn)；
（6）濃氫氧化鈉溶液是為了除去過量的硫單質(zhì)，便于觀察猜測(cè)一中的反應(yīng)現(xiàn)象；
故答案為：除去未反應(yīng)的硫；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)組成和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法和注意問題，離子檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)，掌握基本操作和鐵及其化合物性質(zhì)，離子性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．