Question

8．如图1所示是实验室中制取气体的一种简易装置．
（1）请简述检验它的气密性的方法关闭止水夹，从左管处加水，使U形管两端形成液面差，一段时间后，液面差没有变化，说明气密性良好．
（2）利用如图1所示装置可以制取（填反应物状况及发生反应是否需要的条件）不溶于水的块状固体、不需要加热而反应生成的气体．
某同学设计如图2所示装置，用粗铁粒与16.9%稀硝酸反应制取NO气体并探究产物中铁的价态．请回答有关问题．

（3）已知16.9%稀硝酸的密度为1.10g/cm³，则其物质的量浓度为2.95mol/L（计算结果保留两位小数）．用若用63%的硝酸配制16.9%稀硝酸500mL，所需的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和量筒．
（4）当打开止水夹a、关闭止水夹b时，A装置的干燥管中观察到的现象是有红棕色气体出现．B装置烧杯中液体的作用是吸收NO₂．当A装置中气体几乎无色时，打开止水夹b，关闭止水夹a，可用C装置收集NO气体．
（5）已知下列反应可以发生：Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH$\stackrel{高温}{→}$2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，而A装置中的稀硝酸即使换成浓硝酸，也不能生成+6价的铁的化合物，其原因是d．
a．HNO₃的氧化性比KNO₃弱             b．反应的温度不够
c．HNO₃的热稳定性比KNO₃差           d．FeO₄^2-不能存在于酸性溶液中
（6）现有仪器和药品：试管和胶头滴管，0.1mol/LKSCN溶液、0.2mol/L酸性KMnO₄溶液、0.1mol/LKI溶液、氯水等．请设计一个简单实验，探究A装置烧杯里完全反应后含铁可能的价态，填写下列实验报告：

实验步骤	操作	现象与结论
第一步	取少量液体装于试管，向试管中滴入几滴KSCN溶液．
第二步		若溶液紫色褪去，则说明含有Fe2+； 若无明显变化，则说明不含Fe2+．

Answer 1

分析 （1）利用压强差检验装置的气密性；
（2）该装置属于固液混合不加热型装置，根据反应物的状态和反应条件来确定制取的气体；
（3）c=$\frac{1000ρw}{M}$mol/L；根据仪器的作用选取仪器；
（4）铁和稀硝酸反应生成无色的一氧化氮，一氧化氮能被空气氧化生成二氧化氮；二氧化氮能被碱液吸收；
（5）FeO₄^2-属于弱酸根离子，不能和大量氢离子共存；
（6）铁离子能和硫氰化钾溶液反应络合物而使溶液呈血红色，亚铁离子和硫氰化钾溶液不反应；
亚铁离子能被酸性高锰酸钾氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，铁离子不能被酸性高锰酸钾溶液氧化．

解答 解：（1）利用压强差检验装置的气密性，检验方法是：关闭止水夹，从左管处加水，使U形管两端形成液面差，一段时间后，液面差没有变化，说明气密性良好，
故答案为：关闭止水夹，从左管处加水，使U形管两端形成液面差，一段时间后，液面差没有变化，说明气密性良好；
（2）该装置属于固液混合不加热型装置，用有孔隔板放置固体，所以反应物必须是不溶于水的块状固体，且该反应不需要加热，
故答案为：不溶于水的块状固体、不需要加热而反应生成的；
（3）c=$\frac{1000ρw}{M}$mol/L=$\frac{1000×1.10×16.9%}{63}$mol/L=2.95mol/L； 
配制过程中还需要量筒量取浓硝酸，
故答案为：2.95mol/L；量筒；
（4）铁和稀硝酸反应生成一氧化氮，一氧化氮会迅速被氧化为二氧化氮，所以A装置的干燥管中观察到的现象是：有红棕色气体出现，二氧化氮有毒，属于酸性气体，可以用烧碱溶液吸收，
故答案为：有红棕色气体出现；吸收NO₂；
（5）FeO₄^2-属于弱酸根离子，不能和大量氢离子共存，即FeO₄^2-不能存在于酸性溶液中，故选d，
故答案为：d；
（6）铁离子能和硫氰化钾溶液反应络合物而使溶液呈血红色，亚铁离子和硫氰化钾溶液不反应；
亚铁离子能被酸性高锰酸钾氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，铁离子不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，
如果向溶液中滴加硫氰化钾溶液，溶液变为血红色就说明含有铁离子，否则不含铁离子；
如果向溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，如果酸性高锰酸钾溶液褪色，就说明含有亚铁离子，否则不含亚铁离子，
故答案为：若溶液呈血红色，则说明含Fe³⁺，若不显血红色，证明没有Fe³⁺；
取少量液体装于试管，向试管中滴入几滴酸性KMnO₄溶液．

点评 本题考查了实验方案的设计、装置气密性的检验、反应装置的选取等知识点，明确物质的性质是解本题关键，根据物质的性质设计实验，实验设计是高考的难点，会根据实验目的描述实验步骤、实验现象，由此得出的结论，题目难度较大．