Question

3．A是化合物，B是金属单质，它们之间相互反应以及生成物之间的转化关系如图所示：

（1）金属B在元素周期表中的位置是第四周期Ⅷ族，B和A的浓溶液反应的条件是加热．写出少量B与A的稀溶液反应的离子方程式：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe²⁺+NO↑+2H₂O．
（2）常温下0.1 mol/L E的水溶液中各离子浓度大小关系为c（NO₃^-）＞c（Fe³⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（3）L转化为I的现象是白色沉淀变成灰绿色，最终变成红褐色．写出有关的化学方程式：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（4）如何检测H溶液中阳离子的存在，写出实验操作方法、现象、结论：取少量H溶液于试管中，先加入几滴KSN溶液，无明显现象，再加几滴新制的氯水，溶液变为血红色，证明溶液中含有Fe²⁺．
（5）已知25℃时Fe（OH）₃的K_sp=3.5×10^-39，现将4.0×10^-8 mol/L E溶液与2.0×10^-8 mol/L NaOH溶液等体积混合（忽略溶液混合时体积的变化），通过列式计算说明是否有沉淀产生：混合后溶液中的c（Fe³⁺）=2×10^-8mol/L，c（OH^-）=1×10^-8mol/L，则Q_c=c（Fe³+）×c³（OH^-）=2.0×10^-32＞K_sp，有沉淀生成．

Answer 1

分析 E、H与氢氧化钠溶液反应分别生成I、L，I和L又能和J、D发生转化，说明金属B为变价金属，B可能为Fe．E、H均为B盐溶液，A能与B反应生成多种物质，说明A为酸，A与Fe反应时与酸的浓度有关，则A可能是硫酸或硝酸，根据G+J→F可以判断A是硝酸不是硫酸（氢气与二氧化硫无法转化），故酸A为HNO₃，B为Fe，结合转化关系，可推知F为NO₂，A为HNO₃，E为Fe（NO₃）₃、D为H₂O、I为Fe（OH）₃、G为NO、F为O₂、H为Fe（NO₃）₂，L为Fe（OH）₂，K为NaNO₃，据此解答．

解答 解：E、H与氢氧化钠溶液反应分别生成I、L，I和L又能和J、D发生转化，说明金属B为变价金属，B可能为Fe．E、H均为B盐溶液，A能与B反应生成多种物质，说明A为酸，A与Fe反应时与酸的浓度有关，则A可能是硫酸或硝酸，根据G+J→F可以判断A是硝酸不是硫酸（氢气与二氧化硫无法转化），故酸A为HNO₃，B为Fe，结合转化关系，可推知F为NO₂，A为HNO₃，E为Fe（NO₃）₃、D为H₂O、I为Fe（OH）₃、G为NO、F为O₂、H为Fe（NO₃）₂，L为Fe（OH）₂，K为NaNO₃．
（1）金属B为Fe，在元素周期表中的位置是：第四周期Ⅷ族，Fe和浓硝酸反应的条件是：加热，少量Fe与稀硝酸反应的离子方程式：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe²⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：第四周期Ⅷ族；加热；Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe²⁺+NO↑+2H₂O；
（2）常温下0.1 mol/L Fe（NO₃）₃的水溶液中Fe³⁺水解，溶液呈酸性，各离子浓度大小关系为：，
故答案为：c（NO₃^-）＞c（Fe³⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（NO₃^-）＞c（Fe³⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（3）L转化成I的现象是：白色沉淀变成灰绿色，最终变成红褐色，有关的化学方程式：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案为：白色沉淀变成灰绿色，最终变成红褐色；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（4）检测Fe（NO₃）₂溶液中阳离子的存在：取少量H溶液于试管中，先加入几滴KSN溶液，无明显现象，再加几滴新制的氯水，溶液变为血红色，证明溶液中含有Fe²⁺，
故答案为：取少量H溶液于试管中，先加入几滴KSN溶液，无明显现象，再加几滴新制的氯水，溶液变为血红色，证明溶液中含有Fe²⁺；
（5）等体积混合的瞬间，体积加倍浓度减半，混合后溶液中的c（Fe³⁺）=2×10^-8mol/L，c（OH^-）=1×10^-8mol/L，则Q_c=c（Fe³+）×c³（OH^-）=2.0×10^-32＞K_sp，有沉淀生成，
故答案为：混合后溶液中的c（Fe³⁺）=2×10^-8mol/L，c（OH^-）=1×10^-8mol/L，则Q_c=c（Fe³+）×c³（OH^-）=2.0×10^-32＞K_sp，有沉淀生成．

点评 本题考查无机物推断，涉及Fe、N元素化合物性质与转化，需要学生熟练掌握元素化合物性质，侧重考查学生分析推理能力，难度较大．