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^-1KSCN溶液、0.2mol·L^-1酸性KMnO₄溶液、0.1mol·L^-1KI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

（1）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（沒有關閉止水夾不得分）（2分）
（2）不溶于水的塊狀固體，不需要加熱（2分）
（3）2.95mol·L^-1（2分，沒單位不得分）    
500mL容量瓶、膠頭滴管（2分，各1分，其中500mL容量瓶只答容量瓶不給分）
（4）鐵粒逐漸溶解，有氣泡產生，干燥管上方出現紅棕色氣體（2分，只要答出紅棕色氣體即給2分） 吸收二氧化氮（2分）
（5）若溶液呈血紅色，則說明含Fe³⁺，若不顯血紅色，證明沒有Fe³⁺（1分）
取少量液體裝于試管，向試管中滴入幾滴酸性KMnO₄溶液（1分）

試題分析：（1）利用氣體壓強來檢驗裝置的氣密性，具體操作：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）圖1相當于簡易啟普發生器裝置，可適用的反應條件和反應物狀態為不溶于水的塊狀固體，不需要加熱
（3）利用溶液中溶質質量分數與物質的量濃度的換算關系，得稀硝酸的物質的量濃度為1000ml·L^-1×1.10 g·cm^-3×16.9%/63g·mol^-1=2.95mol·L^-1,配制500ml的溶液還需500mL容量瓶、膠頭滴管
（4）裝置中存在空氣，所以實驗開始時看到A中鐵粒逐漸溶解，有氣泡產生，干燥管上方出現紅棕色氣體，B裝置中液體的作用是除去二氧化氮氣體
（5）鐵元素的價態一般為+2、+3，加入KSCN溶液，若有溶液呈血紅色，則說明含Fe³⁺，若不顯血紅色，證明沒有Fe³⁺；紫色溶液為高錳酸鉀溶液，所以第二步中操作為取少量液體裝于試管，向試管中滴入幾滴酸性KMnO₄溶液