Question

如圖1所示是實驗室中制取氣體的一種簡易裝置．

（1）請簡述檢驗它的氣密性的方法．
（2）利用如圖1所示裝置制取氣體時，可適用的反應條件和反應物狀態為

 

．
某同學設計如圖2所示裝置，用粗鐵粒與16.9%稀硝酸反應制取NO氣體并探究產物中鐵的價態．請回答有關問題．
（3）已知16.9%稀硝酸的密度為1.10g?cm^-3，則其物質的量濃度為

 

（計算結果保留兩位小數）．若用63%的硝酸配制16.9%稀硝酸500mL，所需的玻璃儀器有量筒、玻璃棒、燒杯、

 

．
（4）實驗開始時，先打開止水夾a、關閉止水夾b時，A裝置的干燥管中觀察到的現象是

 

．B裝置燒杯中液體的作用是

 

．當A裝置中氣體幾乎無色時，打開止水夾b，關閉止水夾a，可用C裝置收集NO氣體．
（5）現有儀器和藥品：試管和膠頭滴管，0.1mol?L^-1 KSCN溶液、0.2mol?L^-1酸性KMnO₄溶液、0.1mol?L^-1 KI溶液、氯水等．請你設計一個簡單實驗，探究A裝置燒杯里完全反應后含鐵可能的價態，填寫下列實驗報告．

實驗步驟	操作	現象與結論
第一步	取少量液體裝于試管，向試管中滴入幾滴KSCN溶液．
第二步		若溶液紫色褪去，則說明含有Fe2+； 若無明顯變化，則說明不含Fe2+．

 

Answer 1

分析：（1）利用壓強差檢驗裝置的氣密性；
（2）該裝置屬于固液混合不加熱型裝置，根據反應物的狀態和反應條件來確定制取的氣體；
（3）c=

1000ρw

M

mol/L；根據儀器的作用選取儀器；
（4）鐵和稀硝酸反應生成無色的一氧化氮，一氧化氮能被空氣氧化生成二氧化氮；二氧化氮能被堿液吸收；
（5）鐵離子能和硫氰化鉀溶液反應絡合物而使溶液呈血紅色，亞鐵離子和硫氰化鉀溶液不反應；
亞鐵離子能被酸性高錳酸鉀氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，鐵離子不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化．

解答：解：（1）利用壓強差檢驗裝置的氣密性，檢驗方法是：關閉止水夾，從左管處加水，使U形管兩端形成液面差，一段時間后，液面差沒有變化，說明氣密性良好，
故答案為：關閉止水夾，從左管處加水，使U形管兩端形成液面差，一段時間后，液面差沒有變化，說明氣密性良好；
（2）該裝置屬于固液混合不加熱型裝置，用有孔隔板放置固體，所以反應物必須是不溶于水的塊狀固體，且該反應不需要加熱，故答案為：不溶于水的塊狀固體、不需要加熱而反應生成的；
（3）c=

1000ρw

M

=

1000×1.10×16.9%

63

mol/L=2.95mol/L；配制500mL溶液，故需要500mL的容量瓶，定容時用到膠頭滴管，
故答案為：2.95mol/L；500mL容量瓶、膠頭滴管；
（4）鐵和稀硝酸反應生成一氧化氮，一氧化氮會迅速被氧化為二氧化氮，所以A裝置的干燥管中觀察到的現象是：鐵粒逐漸溶解，有氣泡產生，干燥管上方出現紅棕色氣體；二氧化氮有毒，屬于酸性氣體，可以用燒堿溶液吸收，
故答案為：鐵粒逐漸溶解，有氣泡產生，干燥管上方出現紅棕色氣體；吸收NO₂；
（5）鐵離子能和硫氰化鉀溶液反應生成絡合物而使溶液呈血紅色，亞鐵離子和硫氰化鉀溶液不反應；
亞鐵離子能被酸性高錳酸鉀氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，鐵離子不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，
如果向溶液中滴加硫氰化鉀溶液，溶液變為血紅色就說明含有鐵離子，否則不含鐵離子；
如果向溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液，如果酸性高錳酸鉀溶液褪色，就說明含有亞鐵離子，否則不含亞鐵離子，
故答案為：若溶液呈血紅色，則說明含Fe³⁺，若不顯血紅色，證明沒有Fe³⁺；
取少量液體裝于試管，向試管中滴入幾滴酸性KMnO₄溶液．

點評：本題考查了實驗方案的設計、裝置氣密性的檢驗、反應裝置的選取等知識點，明確物質的性質是解本題關鍵，根據物質的性質設計實驗，實驗設計是高考的難點，會根據實驗目的描述實驗步驟、實驗現象，由此得出的結論，難度較大．