Question

【題目】固體硝酸鹽加熱易分解且產物較復雜，某學習小組以Fe（NO3）2為研究對象，通過實驗探究其熱分解的產物，查閱資料，根據硝酸鹽受熱分解的規律，提出如下4種猜想：

甲：Fe2O3、NO2乙：Fe2O3、NO2、O2丙：Fe3O4、NO2、O2丁：FeO、NO2、N2

（1）．實驗前，小組成員經討論認定猜想丁不成立，理由是__________________．

針對上述猜想，設計如圖所示的實驗裝置（圖中加熱、夾持儀器等均省略）：

（2）．實驗過程

①儀器連接后，放人固體試劑之前，應______________

②稱取Fe（NO3）2固體3.6g置于A中，加熱前先打開K，___________，后再關閉K，用酒精燈加熱

③觀察到A中有紅棕色氣體出現，C、D中未見明顯變化．

④待樣品完全分解，A裝置冷卻至室溫、稱量，測得剩余固體的質量為1.6g

⑤取少量剩余固體于試管中，加人適量水，未見明顯現象．

（3）．實驗結果分析討論:

①根據實驗現象和剩余固體的質量經分析,可初步確認分解產物中有____________。

②根據D中無明顯現象，一位同學認為不能確認分解產物中有O2，因為若有O2，D中溶液顏色會退去；另一個同學認定分解產物中有O2存在，未檢側到的原因是_________________。

③為了驗證是否有O2，某同學另稱Fe（NO3）2固體3.6g，充分加熱，收集氣體，假設產生的氣體全部收集，將集滿氣體的試管倒放在水槽中，觀察到的現象是紅棕色消失，液面上升，進入試管中的溶液大于2/3，通入一定量的O2后，氣體全部被吸收，請寫出Fe（NO3）2受熱分解的化學方程式______________,通入O2的物質的量為_____________。

④小組討論后達成的共識是上述實驗設計仍不完善，需改進裝置進一步研究。寫一點不足之處：__________________________。

Answer 1

【答案】（1）．不符合氧化還原反應原理（2分）

（2）．①檢驗裝置的氣密性（1分）

②通入N2充滿整個裝置（2分）

（3）①Fe2O3、NO2（2分）②NO2和O2按4:1完全溶于溶液中（2分）

③4Fe（NO3）22Fe2O3+8NO2↑+O2↑（2分） 0.005mol（2分）

④在A和B處加一個防倒吸的裝置或者產生的氣體不易收集（合理即給分）（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據氧化還原反應原理有化合價的升高就有化合價的降低，而丁中只有化合價的降低，故不可能。

（2）該實驗是通過定量和定性相結合的方法進行探究，通過固體質量的減少可以確定剩余的固體產物；通過紅棕色氣體，說明有NO2氣體，排除丙的可能。①一個完整的實驗流程：安裝，檢查氣密性，裝藥，實驗，拆裝置……，該過程為檢查氣密性；②該實驗過程中要排除氧氣的干擾，故先用氮氣排除空氣，加熱的操作時先預熱，再對準一點加熱。

（3）①紅棕色氣體是二氧化氮；硝酸亞鐵的物質的量是0.02mol，全部轉化為氧化鐵是0.01mol，質量是1.6g，剩余的固體恰好是1.6g，則分解產物中有氧化鐵和NO2；②由于NO2和O2按4:1完全溶于溶液中，所以沒有檢測到氧氣；③將集滿氣體的試管倒放在水槽中，觀察到的現象是紅棕色消失，液面上升，進入試管中的溶液大于2/3，通入一定量的O2后，氣體全部被吸收，這說明生成的NO2的體積大于4倍氧氣的體積，因此Fe（NO3）2受熱分解的化學方程式為4Fe（NO3）22Fe2O3+8NO2↑+O2↑。生成NO2是0.04mol，完全溶解需要0.01mol氧氣，而生成的氧氣只有0.005，所以還需要再通入0.005mol氧氣。

④由于NO2溶于水容易產生倒吸現象，因此改進的措施是在A和B處加一個防倒吸的裝置或者產生的氣體不易收集。