Question

【題目】為探究Fe(NO3)2等硝酸鹽熱分解產物和產物的性質，某化學小組開展如下探究：

（查閱資料）2KNO32KNO2+O2↑ Fe(NO3)2FexOy+NO2↑+O2↑

實驗一：探究Fe(NO3)2熱分解固體產物中鐵元素的價態(tài)。該小組甲同學將分解后的固體產物溶于足量的稀H2SO4得到相應兩份溶液，進行以下探究實驗。

（1）（提純猜想）

猜想一：鐵元素只顯+2價；

猜想二：鐵元素_____________；

猜想三：鐵元素既有+2價又有+3價。

（實驗操作）①向一份溶液中滴入KSCN溶液；向另一份溶液中滴入酸性KMnO4稀溶液。

（2）（實驗現象）實驗①_____________________；實驗②____________________。

（3）（實驗結論）猜想二成立，則Fe(NO3)2分解的化學方程式是_________________。

實驗二：

（4）探究Fe(NO3)2熱分解氣體產物的性質。小組乙同學進行料如下實驗，請完成實驗空缺部分內容。限選試劑和用品：濃H2SO4溶液、4mol/LNaOH溶液、0.1mol/LBaCl2溶液、帶火星的木條、0.1mol/L酸性KMnO4溶液、蒸餾水。

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量Fe(NO3)2固體于試管中，加熱分解。	____________________________________，說明分解產生的氣體中含有NO2。
步驟2：將產生的氣體依次通過盛有足量_________________、濃硫酸的洗氣瓶，______________________在最后一個出口檢驗。	_____________________________________，說明分解產生的氣體中含O2。

實驗三：KNO3中混有Fe(NO3)2，為確定其中鐵元素的含量，小組丙同學進行如下實驗：①取混合物樣品10g，充分加熱分解；②將固體產物溶解、過濾，取沉淀進行洗滌、干燥，稱得其質量為3.2g。則混合物中鐵元素的質量分數為__________________。（保留三位有效數字，相對原子質量：Fe：56 O：16）

Answer 1

【答案】只顯+3價 溶液出現血紅色 溶液紫紅色不褪色 4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑ 有紅棕色氣體產生 4mol/LNaOH溶液 用帶火星的木條 帶火星的木條復燃 22.4%

【解析】

（1）根據兩個已知的猜想推斷，猜想二必為鐵元素只顯+3價；

（2）根據實驗結論推斷，Fe(NO3)2受熱分解產生的固體產物只有Fe2O3，Fe2O3與足量稀硫酸反應生成Fe3+的溶液，則Fe3+遇KSCN溶液變紅，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；

（3）設Fe2O3的系數為1，根據鐵、氮、氧原子個數守恒配平，該反應為2Fe(NO3)2Fe2O3+4NO2↑+1/2O2↑，系數加倍可得：4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑；

（4）Fe(NO3)2受熱分解產生的氣體產物中，NO2是紅棕色氣體，O2是無色無味氣體，有紅棕色氣體產生，就能說明分解產生的氣體中含有NO2；由于NO2有毒，且易與水反應產生能與O2反應的NO，因此步驟2中應該先用過量4mol/LNaOH溶液吸收多余的NO2，再用濃硫酸干燥，在最后一個出氣口用帶火星的木條檢驗，若帶火星木條復燃，說明分解產生的氣體中含有O2；

實驗三：根據題意可知，產物中m(Fe2O3)=3.2g；根據鐵元素守恒可得關系式，2Fe→Fe2O3，則原料中m(Fe)= m(Fe2O3)×2×56/160=3.2g×2×56/160；由于混合物總質量為10g，則其中有鐵元素的質量分數為3.2g×2×56/160÷10g×100%=22.4%。