为探究Fe(NO3)2等硝酸盐热分解产物和产物的性质,某化学小组开展如下探究:
【查阅资料】2KNO32KNO2+O2↑ Fe(NO3)2
FexOy+NO2↑+O2↑
实验一:探究Fe(NO3)2热分解固体产物中铁元素的价态。该小组甲同学将分解后的固体产物溶于足量的稀H2SO4得到相应两份溶液,进行以下探究实验。
(1)【提纯猜想】
猜想一:铁元素只显+2价;
猜想二:铁元素 ;
猜想三:铁元素既有+2价又有+3价。
【实验操作】①向一份溶液中滴入KSCN溶液;向另一份溶液中滴入酸性KMnO4稀溶液。
(2)【实验现象】实验① ;实验② 。
(3)【实验结论】猜想二成立,则Fe(NO3)2分解的化学方程式是 。
实验二:
(4)探究Fe(NO3)2热分解气体产物的性质。小组乙同学进行料如下实验,请完成实验空缺部分内容。限选试剂和用品:浓H2SO4溶液、4mol/LNaOH溶液、0.1mol/LBaCl2溶液、带火星的木条、0.1mol/L酸性KMnO4溶液、蒸馏水。
实验步骤 | 预期现象和结论 |
步骤1:取少量Fe(NO3)2固体于试管中,加热分解。 | ,说明分解产生的气体中含有NO2。 |
步骤2:将产生的气体依次通过盛有足量 、浓硫酸的洗气瓶, 在最后一个出口检验。 | ,说明分解产生的气体中含O2。 |
实验三:KNO3中混有Fe(NO3)2,为确定其中铁元素的含量,小组丙同学进行如下实验:①取混合物样品10g,充分加热分解;②将固体产物溶解、过滤,取沉淀进行洗涤、干燥,称得其质量为3.2g。则混合物中铁元素的质量分数为 。(保留三位有效数字,相对原子质量:Fe-56 O-16)
(17分)(1)只显+3价(1分)
(2)溶液出现血红色(2分,其它合理解释也给分) 溶液紫红色不褪色(2分)
(3)4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑(2分,化学式错不给分,系数错扣1分,不写条件扣1分)
(4)
实验步骤 | 预期现象和结论 |
步骤1:取少量Fe(NO3)2固体于试管中,加热分解。 | 有红棕色气体产生(2分,其它合理表述也给分),说明分解产生的气体中含有NO2。 |
步骤2:将产生的气体依次通过盛有足量 4mol/LNaOH溶液(2分)、浓硫酸的洗气瓶,用带火星的木条(2分)在最后一个出口检验。 | 带火星的木条复燃(1分),说明分解产生的气体中含O2。 |
(5)22.4%
题目分析:(1)根据两个已知的猜想推断,猜想二必为铁元素只显+3价;(2)根据实验结论推断,Fe(NO3)2受热分解产生的固体产物只有Fe2O3,Fe2O3与足量稀硫酸反应生成Fe3+的溶液,则Fe3+遇KSCN溶液变红,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色;设Fe2O3的系数为1,根据铁、氮、氧原子个数守恒配平,该反应为2Fe(NO3)2Fe2O3+4NO2↑+1/2O2↑,系数加倍可得:4Fe(NO3)2
2Fe2O3+8NO2↑+O2↑;(4)Fe(NO3)2受热分解产生的气体产物中,NO2是红棕色气体,O2是无色无味气体,有红棕色气体产生,就能说明分解产生的气体中含有NO2;由于NO2有毒,且易与水反应产生能与O2反应的NO,因此步骤2中应该先用过量4mol/LNaOH溶液吸收多余的NO2,再用浓硫酸干燥,在最后一个出气口用带火星的木条检验,若带火星木条复燃,说明分解产生的气体中含有O2;(5)根据题意可知,产物中m(Fe2O3)=3.2g;根据铁元素守恒可得关系式,2Fe→Fe2O3,则原料中m(Fe)= m(Fe2O3)×2×56/160=3.2g×2×56/160;由于混合物总质量为10g,则其中有铁元素的质量分数为3.2g×2×56/160÷10g×100%=22.4%。