Question

（10分）为探究Fe（NO₃）₂等硝酸盐热分解产物和产物的性质，某化学小组开展如下探究性学习：

【查阅资料】金属活泼性不同，其硝酸盐分解产物不同

（1）K→Na活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气；

（2）Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO₂和O₂；

（3）Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO₂和O₂。

2KNO₃2KNO₂↑+O₂↑  2Cu（NO₃）₂2CuO+4NO₂↑+O₂↑

2AgNO₃2Ag+2NO₂↑+O₂↑

I：【实验一】探究Fe（NO₃）₂热分解固体产物中Fe元素的价态。该小组甲同学将其溶于足量的稀H₂SO₄得到相应两份溶液，进行以下探究实验。①向一份溶液中滴入少量KSCN溶液；②少量稀酸性KMnO₄溶液中滴入另一份溶液。现象：①溶液变红色；②溶液变红色。

（1）则Fe（NO₃）₂分解的化学方程式是                 。

II:【实验二】探究Fe（NO₃）₂热分解气体产物的性质。小组乙、丙同学进行了如下图所示的实验（收集时操作恰当，几乎没有空气）

实验步骤：①连接仪器；②检查装置气密性；③取一定质量Fe（NO₃）₂装于大试管，并重新连接好仪器；④加热；⑤……

（2）乙同学使用A装置收集气体，恰好收集到54mL红棕色气体，要从水槽中取出量筒，乙同学的正确操作方法是             。

（3）丙同学取等质量Fe（NO₃）₂的在同样条件下热分解，用B装置收集气体产物，可收集到气体_____mL。

III:【实验三】探究固体混合物的组成和特征

（4）小组丁同学取KNO₃、 Cu（NO₃）₂、 Fe（NO₃）₂混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体，则KNO₃、Cu（NO₃）₂、 Fe（NO₃）₂物质的量之比可能为____________。

A．1∶2∶2        B．2∶1∶3        C．1∶2∶3       D．3∶8∶5

（5）取0.6mol由KNO₃、 Cu（NO₃）₂、 Fe（NO₃）₃按等物质的量之比混合而成的粉末溶于100mL 3mol/L的稀硫酸中，再向溶液中加入足量的铜粉，则最多可溶解铜粉质量为_________

Answer

（1）4Fe（NO3）22Fe2O3+8NO2↑+O2↑；

（2）用玻璃片在水槽里盖好量筒口，用食指摁紧玻璃片，将量筒从水槽里拿出来，正放在实验台上；

（3）8；（4）A；（5）20.8g 。

【解析】

试题分析：（1）将Fe（NO3）2受热分解产生的固体将其溶于足量的稀H2SO4得到相应两份溶液，①向一份溶液中滴入少量KSCN溶液，溶液变红色，证明该溶液中含Fe3+；②将少量稀酸性KMnO4溶液中滴入另一份溶液，溶液变红色说明溶液中无还原性的Fe2+，因此产生的固体是2Fe2O3。所以根据氧化还原反应电子守恒、原子守恒，可得Fe（NO3）2受热分解的方程式是：4Fe（NO3）22Fe2O3+8NO2↑+O2↑。（2）由于NO2的密度比空气大，因此收集好后要正放在桌面上。乙同学使用A装置收集气体，恰好收集到54mL红棕色气体，要从水槽中取出量筒，乙同学的正确操作方法是用玻璃片在水槽里盖好量筒口，用食指摁紧玻璃片，将量筒从水槽里拿出来，正放在实验台上；（3）Fe（NO3）2受热分解产生的气体中含NO2、O2，二者的物质的量是比是8:1，54mL红棕色气体中含有NO2：54mL×8/9=48mL，含有O2:6mL，根据反应方程式：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，可知6mLO2反应消耗24mLNO2，还有24mL NO2气体会发生反应3NO2+ H2O=2HNO3+NO，因此最终剩余气体是8mLNO；（4） 若将KNO3、 Cu（NO3）2、 Fe（NO3）2混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体，则分解产生的NO2、O2应该完全发生反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，即二者的物质的量的比是4:1；根据三种物质分解反应方程式2Cu（NO3）22CuO+4NO2↑+O2↑、2KNO32KNO2+ O2↑；4Fe（NO3）22Fe2O3+8NO2↑+O2↑，用代入的方法逐一进行验证，可知只有选项A符合题意。（5）取0.6mol由KNO3、 Cu（NO3）2、 Fe（NO3）3按等物质的量之比混合而成的粉末溶于100mL 3mol/L的稀硫酸中，再向溶液中加入足量的铜粉，则n（NO3-）=0.2mol×（1+2+3）=1.2mol；n（H+）=3mol/L×0.1L×2=0.6mol，与铜反应的离子方程式是：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，由于反应时n（H+）:n（NO3-）=8:2=4:1,则0.6molH+会反应消耗NO3-的物质的量是0.6mol÷4=0.15mol,可见NO3-过量，反应溶解铜要以不足量的H+为标准，由于n（Cu）:n（H+）=3:8， n（H+）=0.6mol，发生反应3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O溶解铜粉物质的量是n（Cu）=3/8×0.6mol=0.225mol，溶液中的Fe3+会与Cu发生氧化还原反应：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，由于n[Fe（NO3）3]=0.2mol，则发生该反应溶解的铜的物质的量是0.1mol，因此则最多可溶解铜粉质量为m（Cu）= （0.225mol+0.1mol）×64g/mol=20.8g.

考点：考查硝酸盐的性质及氧化还原反应的有关计算。