Question

【題目】某小組研究溶液中Fe2+與NO2-、NO3-的反應。

實驗I	試劑		現象
	滴管	試管
2mL	1 mol·L-1FeSO4溶液（pH＝4）	1 mol·L-1 NaNO2溶液（pH＝8）	a．滴入1滴FeSO4溶液，溶液變黃色，繼續滴加，溶液變為棕色。2小時后，無明顯變化
		1 mol·L-1NaNO3溶液（加NaOH溶液至pH＝8）	b．持續滴加FeSO4溶液，無明顯變化。

資料：[Fe(NO)]2+在溶液中呈棕色。[Fe(NO)]2+Fe2++NO。

（1）研究現象a中的黃色溶液。

①用______溶液（填試劑名稱）檢出溶液中含有Fe3+。

②甲認為是O2氧化了溶液中的Fe2+。乙認為O2不是主要原因，理由是________________________。

③進行實驗Ⅱ，裝置如圖。證實了Fe2+被NO2-氧化為Fe3+。裝置左側燒杯中的試劑為：______________，實驗過程中右側電極上產生無色氣泡，電極反應式為_____________________，左側燒杯中的現象為：_____________________。

（2）研究現象a中的棕色溶液。

①綜合實驗Ⅰ和實驗Ⅱ，提出假設：現象a中溶液變為棕色可能是NO與溶液中的Fe2+或Fe3+發生了反應。進行實驗Ⅲ，證實溶液呈棕色只是因為Fe2+與NO發生了反應。實驗Ⅲ的操作和現象是____________________________________________。

②加熱實驗Ⅰ中的棕色溶液，有氣體逸出，該氣體在接近試管口處變為紅棕色，溶液中有紅褐色沉淀生成。解釋產生紅褐色沉淀的原因是________________________________________。

（3）研究酸性條件下，溶液中Fe2+與NO2-、NO3-的反應。

序號	操作	現象
ⅰ	取1 mol·L-1的NaNO2溶液，加醋酸至pH=3，加入1 mol·L-1FeSO4溶液	溶液立即變為棕色
ⅱ	取1 mol·L-1的NaNO3溶液，加醋酸至pH=3，加入1 mol·L-1FeSO4溶液	無明顯變化
ⅲ	分別取0.5 mL 1 mol·L-1的NaNO3溶液與1 mol·L-1的FeSO4溶液，混合，小心加入0.5 mL濃硫酸	液體分為兩層，稍后，在兩層液體界面上出現棕色環

①ⅰ中溶液變為棕色的離子方程式是____________________________、Fe2++NO =[Fe(NO)]2+。

②ⅲ中出現棕色的原因是________________________________。

實驗結論：本實驗條件下，溶液中NO2、NO3的氧化性與溶液的酸堿性等有關。

Answer 1

【答案】 硫氰化鉀 ②兩個實驗過程均有O2，但NaNO3溶液中無明顯變化 1mol/L FeSO4溶液（pH=4） NO2+e+H2O== NO↑+2OH 溶液變為黃色 將NO通入FeSO4溶液中，溶液由淺綠色變黃色最后變棕色，將NO通入Fe2(SO4)3溶液中，無明顯變化 棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受熱生成Fe2+，加熱有利于Fe2+被氧化為Fe3+，促進Fe3+水解，產生Fe(OH)3沉淀 Fe2++NO2+2CH3COOH=Fe3++NO↑+H2O+2CH3COO 兩層液體界面上H+、NO3與Fe2+反應，生成棕色的[Fe(NO)]2+

【解析】（1）①用硫氰化鉀溶液檢驗Fe3+。

②甲認為是O2氧化了溶液中的Fe2+。乙認為O2不是主要原因，理由是兩個實驗過程均有O2，但NaNO3溶液中無明顯變化。

③根據原電池原理，為了證實了Fe2+被NO2-氧化為Fe3+。裝置左側燒杯中的試劑應為1mol/L FeSO4溶液（pH=4），右側電極為正極，發生還原反應，NO2被還原成NO，產生無色氣體，電極反應式為NO2+e+H2O== NO↑+2OH，左側燒杯中Fe2+被氧化為Fe3+,因此現象為：溶液變為黃色。

（2）①實驗Ⅲ的目的是：證實溶液呈棕色只是因為Fe2+與NO發生了反應，因此實驗Ⅲ為對照試驗，操作和現象是：將NO通入FeSO4溶液中，溶液由淺綠色變黃色最后變棕色，將NO通入Fe2(SO4)3溶液中，無明顯變化。

②加熱實驗Ⅰ中的棕色溶液，有氣體逸出，該氣體在接近試管口處變為紅棕色，溶液中有紅褐色沉淀生成。原因是棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受熱生成Fe2+，加熱有利于Fe2+被氧化為Fe3+，促進Fe3+水解，產生Fe(OH)3沉淀。

（3）從表格知，三個實驗為對照實驗，①ⅰ中溶液變為棕色是NO2在醋酸溶液中將Fe2+氧化為Fe3+，同時生成NO，Fe2++NO =[Fe(NO)]2+，所以離子方程式是Fe2++NO2+2CH3COOH=Fe3++NO↑+H2O+2CH3COO 、Fe2++NO =[Fe(NO)]2+。

②ⅲ中出現棕色原因是兩層液體界面上H+、NO3與Fe2+反應，生成棕色的[Fe(NO)]2+

。