某同学设计如图所示装置来试验用粗铁粒与某浓度稀硝酸反应制取NO气体．（1）当打开开关a，关闭开关b时，A中干燥管中观察到的实验现象是，烧杯B中盛的是溶液．当时关闭开

Question

某同学设计如图所示装置来试验用粗铁粒与某浓度稀硝酸反应制取NO气体．
（1）当打开开关a，关闭开关b时，A中干燥管中观察到的实验现象是______，烧杯B中盛的是______溶液．当______时关闭开关a，打开开关b，此时C中用排水法收集NO气体．当C中收满气体后，关闭开关b，装置A中观察到的现象是______．
（2）将a mol Fe与含b mol HNO₃的稀溶液充分反应后，若硝酸的还原产物只有NO．试讨论分析烧杯A中最后溶液的主要阳离子组成及其物质的量，将结果填入表中未完成的空格中．

(a)/(b)取值范围	最终溶液中的阳离子及其物质的量
＜(1)/(4)	______
=(1)/(4)	a mol Fe3+
大于(1)/(4)小于(3)/(8)	（(3b)/(4)-2a）mol Fe3+，（3a-(3b)/(4)）mol Fe2+ （(3b)/(4)-2a）mol Fe3+，（3a-(3b)/(4)）mol Fe2+
=(3)/(8)	a mol Fe2+
＞(3)/(8)	(3b)/(8)molFe2+ (3b)/(8)molFe2+

Answer 1

（1）当打开开关a，关闭开关b时，铁与稀硝酸反应生成NO，NO与装置内氧气反应生成红棕色的NO₂，由于氮氧化物有毒，不能排放到空气中，B中为氢氧化钠溶液，可用于吸收气体，防止污染环境，当体又变无色时，说明NO₂全被吸收，关闭开关a，打开开关b，此时C中用排水法收集NO气体．当C中收满气体后，关闭开关b，装置A中压强不断增大，观察到的现象是烧杯中液面上升、干燥管内液面下降、干燥管中固体与溶液脱离接触，
故答案为：产生无色气体，逐渐变红棕色；NaOH；气体又变无色；烧杯中液面上升、干燥管内液面下降、干燥管中固体与溶液脱离接触；
（2）将a mol Fe与含b mol HNO₃的稀溶液充分反应后，发生反应有Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO+2H₂O；3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO+4H₂O，
①如(a)/(b)＜(1)/(4)，说明硝酸过量，则反应有溶液存在Fe³⁺、H⁺，其中n（Fe³⁺）=amol，有方程式可知消耗4amol硝酸，则剩余n（ H⁺）=（b-4a）mol；
②如(a)/(b)=(1)/(4)，只发生Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO+2H₂O，二者恰好反应，反应后n（Fe³⁺）=amol；
③如(a)/(b)大于(1)/(4)小于(3)/(8)，说明发生Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO+2H₂O；3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO+4H₂O，
设两个反应分别消耗的Fe为xmol、ymol，
则

x+y＝a

4x+(8)/(3)y＝b

，解之得，x=(3b)/(4)-2a，y=3a-(3b)/(4)，
④如(a)/(b)=(3)/(8)，恰好发生3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO+4H₂O，反应后溶液中含有a mol Fe²⁺，
⑤如(a)/(b)＞(3)/(8)，说明铁过量，只发生3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO+4H₂O，反应后溶液中含有(3b)/(8)molFe²⁺，
故答案为：

(a)/(b)取值范围	最终溶液中的阳离子及其物质的量
＜ 作业帮用户 2017-09-17 举报 扫描下载二维码 ©2020 作业帮 联系方式：[e-mail]  作业帮协议