Question

【題目】硝酸鐵具有較強的氧化性，易溶于水，乙醇等，微溶于濃硝酸。可用于金屬表面化學拋光劑。

(1)制備硝酸鐵

取100mL 8mol· L-1硝酸于a中，取 5.6g鐵屑于b中，水浴保持反應溫度不超過70℃。

①b中硝酸與鐵屑混合后，鐵屑溶解，溶液變黃色，液面上方有紅棕色氣體。寫出b中發生反應的離子方程式：_______。

②若用實驗制得的硝酸鐵溶液，獲取硝酸鐵晶體，應進行的操作是：將溶液小心加熱濃縮、_________、___________，用濃硝酸洗滌、干燥。

(2)探究硝酸鐵的性質。用硝酸鐵晶體配制0.1mol·L-1硝酸鐵溶液，溶液呈黃色，進行實驗如下：

實驗一：硝酸鐵溶液與銀反應：

i.測0.1mol·L-1硝酸鐵溶液pH約等于1.6 。

ii.將5mL 0.1mol·L-1硝酸鐵溶液加到有銀鏡的試管中，約1min銀鏡完全溶解。使銀鏡溶解的反應原理有兩個反應：

a. Fe3+使銀鏡溶解 b. NO3-使銀鏡溶解

①證明Fe3+使銀鏡溶解，應輔助進行的實驗操作是_________。

②用5mL __________溶液，加到有銀鏡的試管中，約1.2min銀鏡完全溶解。證明NO3-使銀鏡溶解。

③為進一步研究溶解過程，用5mLpH約等于1.6的0.05mol·L-1硫酸鐵溶液，加到有銀鏡的試管中，約10min銀鏡完全溶解。

實驗二：硝酸鐵溶液與二氧化硫反應，用如圖所示裝置進行實驗：

i.緩慢通入SO2，溶液液面上方出現紅棕色氣體，溶液仍呈黃色。

ii.繼續持續通入SO2，溶液逐漸變為深棕色。

已知：Fe2++NO[Fe(NO)]2+(深棕色)

④步驟i反應開始時，以NO3-氧化SO2為主，理由是：_________。

⑤步驟ii后期反應的離子方程式是__________。

(3)由以上探究硝酸鐵的性質實驗得出的結論是__________。

Answer 1

【答案】Fe + 3NO3- + 6H+＝Fe3+ + 3NO2↑ + 3H2O 降溫結晶 過濾 取反應后的溶液，加幾滴鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀 0.1mol·L-1硝酸鈉和0.2mol·L-1硝酸的混合溶液或者pH約等于1.6的0.3mol·L-1硝酸鈉和硝酸的混合溶液 實驗二的步驟i中未觀察到溶液變為深棕色，說明沒有Fe2+生成 2Fe3+ + SO2 + 2H2O ＝ 2Fe2+ + SO42- + 4H+ 在pH約等于1.6 0.1mol·L-1硝酸鐵溶液中， Fe3+、NO3-都有氧化性，其中以NO3-氧化性為主。

【解析】

(1)①硝酸與鐵屑混合后，鐵屑溶解，溶液變黃色，液面上方有紅棕色氣體，生成了硝酸鐵、二氧化氮和水，據此寫離子方程式；

②根據溶液提取晶體的操作回答；

(2) ①如果Fe3+使銀鏡溶解，則鐵的化合價降低變為Fe2+，證明Fe2+的存在即可；

②證明NO3-使銀鏡溶解，采用控制變量法操作；

④溶液液面上方出現紅棕色氣體，溶液仍呈黃色；

⑤根據繼續持續通入SO2，溶液逐漸變為深棕色，已知：Fe2++NO[Fe(NO)]2+(深棕色)，有Fe2+的生成；

(3)總結實驗一和實驗二可知答案。

(1)①硝酸與鐵屑混合后，鐵屑溶解，溶液變黃色，液面上方有紅棕色氣體，生成了硝酸鐵、二氧化氮和水，離子方程式為：Fe + 3NO3- + 6H+＝Fe3+ + 3NO2↑ + 3H2O，故答案為：Fe + 3NO3- + 6H+＝Fe3+ + 3NO2↑ + 3H2O；

②由硝酸鐵溶液，獲取硝酸鐵晶體，應進行的操作是：將溶液小心加熱濃縮、降溫結晶、過濾、用濃硝酸洗滌、干燥，故答案為：降溫結晶；過濾；

(2) ①如果Fe3+使銀鏡溶解，則鐵的化合價降低變為Fe2+，證明Fe2+的存用鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀即可，故答案為：取反應后的溶液，加幾滴鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀；

②證明NO3-使銀鏡溶解，采用控制變量法操作，即加入的為0.1mol·L-1硝酸鈉和0.2mol·L-1硝酸的混合溶液或者pH約等于1.6的0.3mol·L-1硝酸鈉和硝酸的混合溶液，故答案為：0.1mol·L-1硝酸鈉和0.2mol·L-1硝酸的混合溶液或者pH約等于1.6的0.3mol·L-1硝酸鈉和硝酸的混合溶液；

④實驗二的步驟i中未觀察到溶液變為深棕色，說明沒有Fe2+生成，故答案為：實驗二的步驟i中未觀察到溶液變為深棕色，說明沒有Fe2+生成；

⑤根據繼續持續通入SO2，溶液逐漸變為深棕色，已知：Fe2++NO[Fe(NO)]2+(深棕色)，有Fe2+的生成，離子方程式為：2Fe3+ + SO2 + 2H2O ＝ 2Fe2+ + SO42- + 4H+，故答案為：2Fe3+ + SO2 + 2H2O ＝ 2Fe2+ + SO42- + 4H+；

(3)總結實驗一和實驗二可知，在pH約等于1.6 0.1mol·L-1硝酸鐵溶液中， Fe3+、NO3-都有氧化性，其中以NO3-氧化性為主，故答案為：在pH約等于1.6 0.1mol·L-1硝酸鐵溶液中， Fe3+、NO3-都有氧化性，其中以NO3-氧化性為主。