Question

【题目】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：

（查阅资料）2KNO32KNO2+O2↑ Fe(NO3)2FexOy+NO2↑+O2↑

实验一：探究Fe(NO3)2热分解固体产物中铁元素的价态。该小组甲同学将分解后的固体产物溶于足量的稀H2SO4得到相应两份溶液，进行以下探究实验。

（1）（提纯猜想）

猜想一：铁元素只显+2价；

猜想二：铁元素_____________；

猜想三：铁元素既有+2价又有+3价。

（实验操作）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）（实验现象）实验①_____________________；实验②____________________。

（3）（实验结论）猜想二成立，则Fe(NO3)2分解的化学方程式是_________________。

实验二：

（4）探究Fe(NO3)2热分解气体产物的性质。小组乙同学进行料如下实验，请完成实验空缺部分内容。限选试剂和用品：浓H2SO4溶液、4mol/LNaOH溶液、0.1mol/LBaCl2溶液、带火星的木条、0.1mol/L酸性KMnO4溶液、蒸馏水。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量Fe(NO3)2固体于试管中，加热分解。	____________________________________，说明分解产生的气体中含有NO2。
步骤2：将产生的气体依次通过盛有足量_________________、浓硫酸的洗气瓶，______________________在最后一个出口检验。	_____________________________________，说明分解产生的气体中含O2。

实验三：KNO3中混有Fe(NO3)2，为确定其中铁元素的含量，小组丙同学进行如下实验：①取混合物样品10g，充分加热分解；②将固体产物溶解、过滤，取沉淀进行洗涤、干燥，称得其质量为3.2g。则混合物中铁元素的质量分数为__________________。（保留三位有效数字，相对原子质量：Fe：56 O：16）

Answer 1

【答案】只显+3价 溶液出现血红色 溶液紫红色不褪色 4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑ 有红棕色气体产生 4mol/LNaOH溶液 用带火星的木条 带火星的木条复燃 22.4%

【解析】

（1）根据两个已知的猜想推断，猜想二必为铁元素只显+3价；

（2）根据实验结论推断，Fe(NO3)2受热分解产生的固体产物只有Fe2O3，Fe2O3与足量稀硫酸反应生成Fe3+的溶液，则Fe3+遇KSCN溶液变红，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色；

（3）设Fe2O3的系数为1，根据铁、氮、氧原子个数守恒配平，该反应为2Fe(NO3)2Fe2O3+4NO2↑+1/2O2↑，系数加倍可得：4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑；

（4）Fe(NO3)2受热分解产生的气体产物中，NO2是红棕色气体，O2是无色无味气体，有红棕色气体产生，就能说明分解产生的气体中含有NO2；由于NO2有毒，且易与水反应产生能与O2反应的NO，因此步骤2中应该先用过量4mol/LNaOH溶液吸收多余的NO2，再用浓硫酸干燥，在最后一个出气口用带火星的木条检验，若带火星木条复燃，说明分解产生的气体中含有O2；

实验三：根据题意可知，产物中m(Fe2O3)=3.2g；根据铁元素守恒可得关系式，2Fe→Fe2O3，则原料中m(Fe)= m(Fe2O3)×2×56/160=3.2g×2×56/160；由于混合物总质量为10g，则其中有铁元素的质量分数为3.2g×2×56/160÷10g×100%=22.4%。