Question

（12分）兩組同學對鐵及其化合物的性質進行探究。

（1）一組同學用圖1所示裝置對鐵與濃硫酸的反應進行實驗。已知：

2Fe + 6H₂SO₄(濃)Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑+ 6H₂O。請你參與探究并回答相關問題。

①檢查裝置氣密性后，將過量的鐵屑和一定量的濃硫酸放入燒瓶，塞緊橡皮塞，開始計時t₁時開始加熱，在鐵屑表面逐漸產生氣泡，當有大量氣泡產生時，控制反應溫度基本不變。甲同學將收集到的氣體體積與時間的關系粗略地表示為圖2。

圖1                                    圖2

在0～t₁時間段，鐵屑表面沒有氣泡生成，說明鐵在濃硫酸中發生了__________；t₁～t₂時間段，反應生成的氣體是__________。

②t₂時，取少量反應液，先滴加少量新制飽和氯水，然后滴加KSCN溶液，呈現血紅色。若再滴加過量新制氯水，卻發現紅色褪去。同學們對紅色褪去的原因提出各自的假設。乙同學的假設是：溶液中的+3價鐵被氧化為更高的價態。你的另一種假設是__________；為了驗證你的假設，請設計一種簡便的實驗方案__________。

（2）另一組同學對鐵和稀硝酸的反應進行探究。他們用a mol Fe和含有b mol HNO₃的稀硝酸進行實驗，若HNO₃只被還原成NO，且反應結束后溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺，則a/b的取值范圍是__________；若反應結束后的溶液中n(Fe³⁺):n(Fe²⁺)=2:1，則的值為__________。

 

Answer 1

【答案】

.(1) ① 鈍化，SO₂    

②  溶液中的SCN^-被氧化，向褪色后的溶液中加FeCl₃,若溶液不褪色則假設成立

（2）  1/4 < a/b <3/8 ，9/32

【解析】（1）①常溫下鐵在濃硫酸中發生鈍化，所以得不到氣體。隨著溫度的升高，fie被濃硫酸氧化生成SO₂氣體。

②氯水褪色，說明氯水被還原。因此除了鐵離子還原之外，也可能是被溶液中的SCN^-還原。

所以可以通過檢驗SCN^-來鑒別，即向褪色后的溶液中加FeCl₃,若溶液不褪色則假設成立。

（2）鐵和硝酸的反應的方程式是Fe＋4HNO₃=Fe(NO₃)₃＋NO↑＋2H₂O。如果鐵過量，則方程式是3Fe＋8HNO₃=3Fe(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O。反應結束后溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺，則a/b的取值范圍是 1/4 < a/b <3/8 ；反應結束后的溶液中n(Fe³⁺):n(Fe²⁺)=2:1，則生成硝酸鐵和硝酸亞鐵分別是2a/3mol和a/3mol，所以被還原的硝酸是（b－2a－2a/3）mol。根據電子的得失守恒可知，2a/3×3＋a/3×2＝（b－2a－2a/3）×3，解得a︰b＝9︰32。