Question

某化学兴趣小组的同学为探究Fe(NO₃)₂等硝酸盐热分解产物和产物的性质，他们开展了如下探究性学习。

I．查阅资料，获取了相关知识信息：

金属的活泼性不同，其硝酸盐分解产物不同，依据金属活动顺序表：

（1）K→Na等活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气，如：2NaNO₃2NaNO₂+O₂↑；

（2）Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO₂和O₂，如：2Cu（NO₃）₂

2CuO+4NO₂↑+O₂↑；

（3）Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO₂和O₂，如：2AgNO₃2Ag+2NO₂↑+O₂↑．

Ⅱ．实验探究，在实验的基础上得到相关结论：

【实验一】探究Fe（NO₃）₂热分解固体产物中Fe元素的价态．该小组甲同学将Fe（NO₃）₂热分解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）提出猜想：猜想一：Fe元素只显+2价；

猜想二：Fe元素只显+3价；

猜想三：Fe元素既有+2价又有+3价。

（2）实验操作：①向一份溶液中滴入KSCN溶液；②向另一份溶液中滴入___________溶液。

（3）实验现象：实验①_________；实验②溶液不褪色。

（4）实验结论：猜想二成立，Fe（NO₃）₂分解的化学方程式是______________________。

【实验二】探究Fe（NO₃）₂热分解气体产物的性质．小组乙、丙同学进行了如图所示的实验（收集时操作恰当，几乎没有空气）：

实验步骤：①连接仪器；②检查装置气密性；③取一定质量Fe（NO₃）₂装于大试管中，并重新连接好仪器；④加热；⑤…

（1）乙同学使用Ⅰ装置收集气体，恰好收集到27mL红棕色气体。

（2）丙同学取等质量的Fe(NO₃)₂同样条件下热分解，并使用Ⅱ装置收集气体产物，可收集到_____ mL气体。【实验三】探究固体混合物的组成和特征．

（1）小组丁同学取KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂的混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体，则KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂的物质的量之比可能是________（填字母序号）。

A．1：2：3    B． l：2：2   C．2：1：3    D．3：8：5

（2）若取按上述比例混合的固体硝酸盐1mol溶于200mL 3mol•L^-1的硫酸中，再向溶液中加入铜片，可溶解的铜的最大质量为__________g。

Answer

【实验一】（2）酸性高锰酸钾（3）溶液呈血红色（4）4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑

【实验二】（2）4

【实验三】（1）B（2）28.8

【解析】

试题分析：【实验一】（2）检验铁离子用KSCN溶液，观察是否溶液变红，检验亚铁离子可用酸性KMnO4稀溶液，观察KMnO4溶液是否褪色；

（3）若猜想二成立，铁元素只显+3价，则在溶液中加入KSCN溶液，溶液应变红，向另一份溶液中滴入酸性KMnO4稀溶液，KMnO4溶液颜色无明显变化；

（4）猜想二成立，Fe（NO3）2热分解生成了氧化铁，二氧化氮和氧气，方程式：4Fe(NO3)2

2Fe2O3+8NO2↑+O2↑；

【实验二】（2）若用排水法收集时，4NO2～O2可恰好进入溶液中，由4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑可知产生NO2和O2的体积比为8：1，则27ml气体中有14ml NO2和3ml O2恰好进入溶液，另外12ml NO2溶于水产生4ml NO，则收集到的气体为4ml 气体；

【实验三】（1）根据三个反应2KNO32KNO2↑+O2↑；2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑；2Fe(NO3)2

Fe2O3+8NO2↑+O2↑，混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体，说明三个反应中生成的气体物质的量之比n(NO2)：n(O2)=4：1，Cu（NO3）2受热分解的气体产物恰好符合物质的量之比n(NO2)：n(O2)=4：1，所以其量为任意值，而KNO3和2Fe（NO3）2按物质的量比为1：2混合受热分解的气体恰好符合n(NO2)：n(O2)=4：1进入溶液，故答案为：B；

（2）按B选项，KNO3、Cu（NO3）2、Fe（NO3）2的物质的量之比1：2：2，则1 mol混合物中，n（NO3-）=（0.2+0.4×2+0.4×2）mol=1.8mol，

溶于硫酸溶液后和Cu反应，设能溶解Cu的质量为x，则

3Cu～2NO3-～8H+

192g 2mol 8mol

x 1.8mol 1.2mol

x=1.2mol/8mol×192g=28.8g。

考点：考查了铁及其重要化合物的性质实验方案设计，侧重于离子检验、设计实验方案及操作、混合物的计算。