Question

【題目】某小組以亞硝酸鈉（NaNO2）溶液為研究對象，探究NO2-的性質。

實驗	試劑		編號及現象
	滴管	試管
2mL	1%酚酞溶液	1 mol·L-1 NaNO2溶液	實驗I：溶液變為淺紅色，微熱后紅色加深
	1 mol·L-1 NaNO2溶液	0.1 mol·L-1 KMnO4 溶液	實驗II：開始無明顯變化，向溶液中滴加稀硫酸后紫色褪去
	KSCN溶液	1 mol·L-1 FeSO4 溶液（pH=3）	實驗III：無明顯變化
	1 mol·L-1 NaNO2溶液	1 mol·L-1 FeSO4 溶液（pH=3）	實驗IV：溶液先變黃，后迅速變為棕色，滴加KSCN溶液變紅

資料：[Fe(NO)]2+在溶液中呈棕色。

（1）結合化學用語解釋實驗I“微熱后紅色加深”的原因 ______

（2）實驗II證明NO2-具有_____性， 從原子結構角度分析原因_________

（3）探究實驗IV中的棕色溶液

①為確定棕色物質是NO與Fe2+，而非Fe3+發生絡合反應的產物，設計如下實驗，請補齊實驗方案。

實驗	溶液a	編號及現象
	1 mol·L-1FeSO4溶液（pH=3）	i．溶液由___色迅速變為___色
	___________________	ii．無明顯變化

②加熱實驗IV中的棕色溶液，有氣體逸出，該氣體在接近試管口處變為紅棕色，溶液中有紅褐色沉淀生成。解釋上述現象產生的原因_________。

（4）絡合反應導致反應物濃度下降，干擾實驗IV中氧化還原反應發生及產物檢驗。小組同學設計實驗V：將K閉合后電流表指針發生偏轉，向左側滴加醋酸后偏轉幅度增大。

①鹽橋的作用是____________________________

②電池總反應式為______________________

實驗結論：NO2-在一定條件下體現氧化性或還原性，氧還性強弱與溶液酸堿性等因素有關。

Answer 1

【答案】NO2-發生水解反應NO2-+H2OHNO2+OH-，溫度升高水解平衡正向移動，堿性增強，溶液紅色加深 還原性 N原子最外層5個電子（可用原子結構示意圖表示），+3價不穩定，易失電子，體現還原性 淺綠色 棕色 0.5mol·L1Fe2（SO4）3溶液（pH=3） 棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受熱生成NO和Fe2+，NO被空氣氧化為NO2，加熱有利于Fe2+被氧化為Fe3+，促進Fe3+水解，產生Fe(OH)3沉淀 阻礙Fe2+與NO接觸，避免絡合反應發生 Fe2+ +NO2-+2H+= Fe3+ +NO↑+H2O

【解析】

（1）根據實驗I的現象說明NaNO2為強堿弱酸鹽，NO2-發生水解反應NO2-+H2OHNO2+OH-，溫度升高水解平衡正向移動，堿性增強，溶液紅色加深；

（2）N原子最外層5個電子，NO2-中N為+3價不穩定，易失電子，體現還原性；

（3）①若要證明棕色物質是NO與Fe2+，而非Fe3+發生絡合反應的產物，需要作對照實驗，即向pH均為3，含Fe2+和Fe3+濃度均為1mol/L的FeSO4溶液和Fe2（SO4）3溶液中通入NO，若通入FeSO4溶液出現溶液由淺綠色迅速變為棕色，而通入Fe2（SO4）3溶液無現象，則可證明；

②加熱實驗IV中的棕色溶液，有氣體逸出，該氣體在接近試管口處變為紅棕色，說明加熱后生成了NO氣體；溶液中有紅褐色沉淀生成，說明生成了Fe(OH)3，據此解答；

（4）①將K閉合后電流表指針發生偏轉，向左側滴加醋酸后偏轉幅度增大，由圖可知，該裝置構成了原電池，兩電極分別產生NO和Fe3+，U形管中間鹽橋的作用是阻礙Fe2+與NO接觸，避免絡合反應發生；

②兩電極反應式相加得總反應式。

（1）根據實驗I的現象說明NaNO2為強堿弱酸鹽，NO2-發生水解反應NO2-+H2OHNO2+OH-，溫度升高水解平衡正向移動，堿性增強，溶液紅色加深，所以在2mL1 mol·L-1 NaNO2溶液中滴加酚酞溶液出現溶液變為淺紅色，微熱后紅色加深，

故答案為：NO2-發生水解反應NO2-+H2OHNO2+OH-，溫度升高水解平衡正向移動，堿性增強，溶液紅色加深；

（2）根據實驗II說明NaNO2溶液與KMnO4 溶液在酸性條件下發生氧化還原反應而使KMnO4 溶液的紫色褪去，即KMnO4被還原，說明NO2-具有還原性。NO2-具有還原性的原因是：N原子最外層5個電子（可用原子結構示意圖表示），+3價不穩定，易失電子，體現還原性，

故答案為：還原性；N原子最外層5個電子（可用原子結構示意圖表示），+3價不穩定，易失電子，體現還原性；

（3）①實驗IV在FeSO4 溶液（pH=3）中滴加NaNO2溶液，溶液先變黃，后迅速變為棕色，滴加KSCN溶液變紅，說明有Fe3+生成，NO2-被還原為NO。若要證明棕色物質是是NO與Fe2+，而非Fe3+發生絡合反應的產物，需要作對照實驗，即向pH均為3，含Fe2+和Fe3+濃度均為1mol/L的FeSO4溶液和Fe2（SO4）3溶液中通入NO，若通入FeSO4溶液出現溶液由淺綠色迅速變為棕色，而通入Fe2（SO4）3溶液無現象，則可證明；

故答案為：淺綠色；棕色；0.5mol·L1Fe2（SO4）3溶液（pH=3）；

②加熱實驗IV中的棕色溶液，有氣體逸出，該氣體在接近試管口處變為紅棕色，說明加熱后生成了NO氣體；溶液中有紅褐色沉淀生成，說明生成了Fe(OH)3，原因是棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受熱生成NO和Fe2+，NO被空氣氧化為NO2，加熱有利于Fe2+被氧化為Fe3+，促進Fe3+水解，產生Fe(OH)3沉淀，

故答案為：棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受熱生成NOspan>和Fe2+，NO被空氣氧化為NO2，加熱有利于Fe2+被氧化為Fe3+，促進Fe3+水解，產生Fe(OH)3沉淀；

（4）①將K閉合后電流表指針發生偏轉，向左側滴加醋酸后偏轉幅度增大，由圖可知，該裝置構成了原電池，兩電極分別產生NO和Fe3+，U形管中間鹽橋的作用是阻礙Fe2+與NO接觸，避免絡合反應發生；

故答案為：阻礙Fe2+與NO接觸，避免絡合反應發生；

②該原電池負極反應為：Fe2+-e-= Fe3+，正極反應為NO2-+e-+2H+=NO↑+H2O，所以電池總反應式為Fe2+ +NO2-+2H+= Fe3+ +NO↑+H2O；

故答案為：Fe2+ +NO2-+2H+= Fe3+ +NO↑+H2O。