Question

9．某興趣小組欲通過實驗方法驗證Fe²⁺的某些性質．
（1）在實驗前，依據Fe²⁺的還原性，填寫了如表．

實驗操作	預期現象	反應的離子方程式
向盛有新割FeSO4溶液的試管中滴入數滴濃硝酸，振蕩	試管中產生紅棕色氣體，溶液顏色逐漸變黃	Fe2++NO3-+2H+=Fe3++NO2↑+H2O

依照表中操作，該小組進行實驗．觀察到液面上方氣體逐漸變為紅棕色，但試管中溶液顏色卻變為深棕色．
（2）分別取少量反應后的溶液于兩只試管中，一只滴加幾滴KSCN溶液，溶液變為變紅，則溶液中含有Fe³⁺；另一只試管滴加幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，產生藍色沉淀，則含有Fe²⁺．
（3）該小組討論認為深棕色可能是NO₂或NO與鐵的某一種離子發生反應引起的．
提出猜想：
ⅰ．NO₂與Fe²⁺發生反應ⅱ．NO₂ 與Fe³⁺發生反應
ⅲ．NO與Fe²⁺發生反應ⅳ．NO與Fe³⁺發生反應
（4）該小組用如圖裝置進行探究：

步驟	操作及現象	解釋或結論
①	關閉k、b，打開a，開始甲中反應，一段時間后，觀察到丙中溶液逐漸變為深棕色，而丁中溶液無明顯變化	溶液深棕色由Fe2+與NO或NO2反應而的得到
②	停止甲中反應，打開k、b，關閉a，持續通入N2一段時間	該操作的目的排凈乙裝置及導氣管中的NO2
③	更換新的丙、丁裝置，再通一段時間N2后關閉k，使甲中反應繼續，觀察到的現象與步驟①中相同	乙瓶中發生的化學反應方程式為3NO2+H2O=2HNO3+NO

（5）結合實驗猜想，得出結論：
溶液呈深棕色的原因：肯定成立的是猜想ⅲ；不確定的是猜想i，有待后續實驗進一步探究．

Answer 1

分析 （1）根據離子方程式Fe²⁺+NO₃^-+2H⁺=Fe³⁺+NO₂+H₂O可知，Fe²⁺顯示還原性；
（2）Fe³⁺遇KSCN溶液顯血紅色，Fe²⁺遇鐵氰化鉀產生藍色沉淀；
（3）該小組討論認為深棕色可能是NO₂或NO與鐵的某一種離子發生反應引起的；
（4）①打開活塞a，關閉k、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；
②打開活塞k、b、關閉a，使NO₂與水反應生成NO；
③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①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．
（5）結合實驗猜想及實驗①②③可知．

解答 解：（1）在離子方程式Fe²⁺+NO₃^-+2H⁺=Fe³⁺+NO₂+H₂O中，Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，顯示還原性，故答案為：還原；
（2）向反應后溶液中均加入KSCN溶液變紅，故可以說明滴入的硝酸將Fe²⁺氧化為了Fe³⁺，Fe²⁺遇K₃[Fe（CN）₆]產生藍色沉淀，故答案為：Fe³⁺；K₃[Fe（CN）₆]；
（3）還有一種猜想為NO 與Fe³⁺發生反應，故答案為：NO 與Fe³⁺發生反應；
（4）①打開活塞a，關閉k、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，故答案為：Fe²⁺；
②打開活塞k、b、關閉a，使NO₂與水反應生成NO，故答案為：排凈乙裝置及導氣管中的NO₂；
③為與①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①中相同，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，即NO通入FeSO₄溶液后顯深棕色，故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（5）結合實驗猜想及實驗①②③可知，溶液呈深棕色的原因是猜想ⅲ，不確定的是猜想是i，故答案為：ⅲ，i．

點評 本題考查了Fe²⁺的還原性以及NO、NO₂與Fe²⁺的反應，Fe²⁺的還原性和Fe³⁺的性質一直是高頻考點，應加強把握，綜合性較強，難度適中．