Question

【題目】某學生欲探究FeSO4溶液與濃HNO3的反應。

該同學向盛有FeSO4溶液的試管中滴入數滴濃硝酸，并振蕩試管，預期現象為試管中會立即產生紅棕色氣體，溶液焰色逐漸變黃。但實際操作時觀察到液面上方氣體變化紅棕色，且試管中溶液顏色變為深棕色。

為了進一步探究溶液變為深棕色的原因，該同學進行如下實驗。

回答下列問題

(1)向FeSO4溶液和反應后溶液中加入KSCN溶液，前者不變紅色，后者變紅，該現象的結論是________。

(2)該同學通過查閱資料，認為溶液的深棕色可能是NO2或NO與溶液中Fe2+或Fe3+發生反應而得到的。為此他利用如圖裝置（氣密性已檢驗，尾氣處理裝備略）進行探究。

Ⅰ.打開活塞a、關閉b，并使甲裝置中反應開始后，觀察到丙中溶液逐漸變為深棕色，而丁中溶液無明顯變化。

Ⅱ.打開活塞b、關閉a，一段時間后再停止甲中反應。

Ⅲ.為與Ⅰ中實驗進行對照重新更換丙、丁后，使甲中反應重復進行步驟Ⅰ實驗，觀察到的現象與步驟Ⅰ中相同。

①銅與足量濃硝酸反應的離子方程式是_______________。

②裝置乙的試劑為____________________。

③步驟Ⅱ的目的是_______________________。

④該實驗可得出的結論是______________________。

(3)該同學重新進行FeSO4溶液與濃HNO3的反應的實驗，觀察到了預期現象，其實驗操作是_________，反應的離子方程式為___________________

Answer 1

【答案】⑴原溶液中不含Fe3+，反應后溶液中含有Fe3+

⑵①Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2+2H2O ②水 ③排除乙右側裝置中的殘留的NO2 ④ NO、NO2可以與Fe2+水溶液作用產生深棕色，但Fe3+不行

⑶向盛有濃硝酸的試管中，滴入數滴新制FeSO4溶液 Fe2++2H++NO3-=Fe3++NO2+H2O

【解析】（1）向原新制FeSO4溶液中和反應后溶液中均加入KSCN溶液，前者不變紅色，后者變紅，而由于Fe3+遇KSCN溶液顯血紅色，故可以說明原溶液中不含Fe3+，反應后溶液中含有Fe3+；

（2）①銅和濃硝酸反應的方程式為Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O；②打開活塞b、關閉a，乙中需盛裝水溶液，使NO2與水反應生成NO，來驗證NO與溶液中Fe2+或Fe3+發生的反應：③裝置乙有殘留的NO2，所以需要反應一段時間后，利用生成的NO來排出裝置中的NO2，從而可以獲得純凈的NO；④打開活塞a，關閉b時，反應生成的NO2氣體通入了FeSO4溶液中后顯深棕色，而通入Fe2（SO4）3溶液中無現象；為與Ⅰ中實驗進行對照，更換丙，丁后，使甲中反應繼續，觀察到的現象與步驟Ⅰ中相同，即NO通入FeSO4溶液后顯深棕色，而通入Fe2（SO4）3溶液中無現象，因此實驗結論是NO、NO2可以與Fe2+水溶液作用產生深棕色，但Fe3+不行；（3）由于實驗I的現象是NO2氣體通入了FeSO4溶液中后顯深棕色，而通入Fe2（SO4）3溶液中無現象，故可以向盛有濃硝酸的試管中滴入數滴新制的FeSO4溶液，震蕩，濃硝酸被還原為NO2，Fe2+被氧化為Fe3+，此時溶液應該無明顯的顏色變化，反應的方程式為 Fe2++2H++NO3-=Fe3++NO2+H2O。