Question

18．（Ι）HNO₂是一種弱酸，且不穩定，易分解生成NO和NO₂；它能被常見的強氧化劑氧化；在酸性溶液中它也是一種氧化劑，如能把Fe²⁺氧化成Fe³⁺．AgNO₂是一種難溶于水、易溶于酸的化合物．試回答下列問題：
（1）寫出N的原子結構示意圖：．
（2）下列方法中，不能用來區分NaNO₂和NaCl的是B（填序號）．
A．測定這兩種溶液的pH                  B．分別在兩種溶液中滴加甲基橙
C．在酸性條件下加入KI-淀粉溶液來區別  D．用AgNO₃和HNO₃兩種試劑來區別
（3）某同學把新制的氯水加到NaNO₂溶液中，請寫出反應的離子方程式：Cl₂+NO₂^-+H₂O═NO₃^-+2Cl^-+2H⁺．
（Ⅱ）某暗紫色化合物A在常溫和干燥的條件下，可以穩定存在，但它在水溶液中不穩定，一段時間后轉化為紅褐色沉淀，同時產生一種氣體單質．為探究其成分，某學習興趣小組的同學取化合物A粉末進行試驗．經組成分析，該粉末僅含有O、K、Fe三種元素．另取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量稀硫酸，向反應后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反應．過濾，將洗滌后的沉淀充分灼燒，得到紅棕色固體粉末1.60g；將所得濾液在一定條件下蒸發可得到一種純凈的不含結晶水的鹽10.44g．
（1）化合物A的化學式為K₂FeO₄；化合物A與H₂O反應的化學方程式為4KFeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8KOH．
（2）化合物A可作為一種“綠色高效多功能”水處理劑，可由FeCl₃和KClO在強堿性條件下反應制得，其反應的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O．
（3）目前，人們針對化合物A的穩定性進行了大量的探索，并取得了一定的進展．下列物質中有可能提高化合物A水溶液穩定性的是AD．
A．醋酸鈉         B．醋酸      C．Fe（NO₃）₃        D．KOH
（4）請設計一個實驗方案，研究溫度對化合物A水溶液穩定性的影響取少量的樣品放入試管加水溶解，分成兩等份于兩試管中，分別放在冷水和熱水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢．

Answer 1

分析 （I）（1）N元素原子核外有7個電子，分兩層排布；
（2）NaNO₂屬于強堿弱酸鹽，其溶液顯弱堿性，在酸性條件下有強氧化性，NaCl與硝酸銀生成難溶于強酸的沉淀；
（3）在溶液中氯氣與NO₂^-發生氧化還原反應生成NO₃^-和Cl^-；
（II）（1）紅棕色粉末為氧化鐵，不含結晶水的鹽為硫酸鉀，根據數據計算出A中僅含有O、K、Fe三種元素的個數比，即得A的化學式；A不穩定，生成的紅褐色沉淀為氫氧化鐵，氣體單質只能是氧氣，據鉀守恒，產物還有氫氧化鉀，由此寫出方程式配平即可；
（2）三價鐵離子被次氯酸鉀氧化為高鐵酸鉀，次氯酸鉀被還原為氯化鉀，同時生成H₂O，由此寫出方程式配平即可；
（3）根據題給信息：在常溫和干燥的條件下，化合物A可以穩定的存在，但它具有強氧化性在水溶液中不穩定，由于是在強堿性條件下反應制得，所以提高溶液的堿性可以提高其穩定性，據此分析；
（4）固定其他條件，改變溫度，看析出沉淀的快慢．

解答 解：（Ι）（1）N元素原子核外有7個電子，分兩層排布，K層有2個電子，L層有5個電子，其原子結構示意圖為，故答案為：；
（2）A．NaNO₂屬于強堿弱酸鹽，其溶液顯弱堿性，NaCl溶液顯中性，所以測定這兩種溶液的pH，可以鑒別二者，故A正確；
B．甲基橙在中性或堿性溶液中顯黃色，NaNO₂和NaCl溶液分別顯堿性和中性，所以分別在兩種溶液中滴加甲基橙均為黃色，無法鑒別，故B錯誤；
C．在酸性條件下NaNO₂有強氧化性，加入KI-淀粉溶液，溶液會變藍色，而在NaCl溶液中加KI-淀粉溶液無變化，所以可以區別二者，故C正確；
D．NaCl與硝酸銀生成難溶于強酸的沉淀，而NaNO₂和AgNO₃溶液反應生成的AgNO₂是易溶于酸，所以用AgNO₃和HNO₃兩種試劑能區別二者，故D正確．
故答案為：B；
（3）在溶液中氯氣與NO₂^-發生氧化還原反應生成NO₃^-和Cl^-，則把新制的氯水加到NaNO₂溶液中發生反應的離子方程式為：Cl₂+NO₂^-+H₂O═NO₃^-+2Cl^-+2H⁺；
故答案為：Cl₂+NO₂^-+H₂O═NO₃^-+2Cl^-+2H⁺；
（II）（1）3.96g化合物A含鐵：$\frac{1.6g}{160g/mol}$×2=0.02mol，含鉀：$\frac{10.44g}{174g/mol}$×2-0.08mol=0.04mol，
含氧：$\frac{3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}$=0.08mol，
鉀、鐵、氧的個數比為：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化學式為：K₂FeO₄；
高鐵酸鉀與水反應生成氧氣和Fe（OH）₃、氫氧化鉀，反應方程式為4KFeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8KOH；
故答案為：K₂FeO₄；4KFeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8KOH；
（2）三價鐵離子被次氯酸鉀氧化為高鐵酸鉀，次氯酸鉀被還原為氯化鉀，同時生成H₂O，反應的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O；
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O；
（3）根據題給信息：在常溫和干燥的條件下，化合物A可以穩定的存在，但它具有強氧化性在水溶液中不穩定，由于是在強堿性條件下反應制得，所以提高溶液的堿性可以提高其穩定性，
A．高鐵酸鉀在水溶液中不穩定，醋酸鈉溶液顯堿性，在溶液中加醋酸鈉可以提高其穩定性，故A正確；
B．亞硫酸鈉具有還原性，會被高鐵酸鉀氧化，故B錯誤；
C．加Fe（NO₃）₃不能提高溶液的堿性，所以不能提高高鐵酸鉀的穩定性，故C錯誤；
D．在溶液中加KOH能提高溶液的堿性，所以能提高高鐵酸鉀的穩定性，故D正確；
故答案為：AD；
（4）固定其他條件，改變溫度，看析出沉淀的快慢，則設計實驗為取少量的樣品放入試管加水溶解，分成兩等份于兩試管中，分別放在冷水和熱水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢，
故答案為：取少量的樣品放入試管加水溶解，分成兩等份于兩試管中，分別放在冷水和熱水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢．

點評 本題考查學生閱讀題目獲取信息的能力、計算能力、設計實驗能力等，題目較難，需要學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力．