③在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO,由N元素守恒可知15NO与NH3应为1:1,可知反应的化学方程式为415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O,
故答案为:415NO+4NH3+3O2;4;6.
【点评】本题为2017北京考题,题目以氮氧化物为载体考查元素化合物知识以及化学方程式的相关计算,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,题目难度中等,注意把握题给信息,结合质量守恒计算该题.
11.(16分)某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05mol•L﹣1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。
(1)检验产物
①取少量黑色固体,洗涤后,加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化,固体未完全溶解(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有Fe2+。
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是Fe+2Fe3+=3Fe2+(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:
①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号取样时间/min现象
ⅰ3产生大量白色沉淀;溶液呈红色
ⅱ30产生白色沉淀;较3min时量少;溶液红色较3min时加深
ⅲ120产生白色沉淀;较30min时量少;溶液红色较3 0min时变浅
(资料:Ag+与SCN﹣生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3+产生的原因作出如下假设:
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;
假设b:空气中存在O2,由于4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O(用离子方程式表示),可产生Fe3+;
假设c:酸性溶液中NO3﹣具有氧化性,可产生Fe3+;
假设d:根据白色沉淀现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。
③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ:向硝酸酸化的0.05mol•L﹣1NaNO3溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3min时溶液呈浅红色,30min后溶液几乎无色。
实验Ⅱ:装置如图。其中甲溶液是FeCl2/FeCl3,操作及现象是按图连接好装置,电流表指针发生偏转。
(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因:i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+,反应生成的Fe3+使Fe3+增加,红色变深,ii→iii 空气中氧气氧化SCN﹣,红色变浅。
【考点】BH:原电池和电解池的工作原理;U2:性质实验方案的设计
【专题】515:氧化还原反应专题;546:无机实验综合.
【分析】(1)银和盐酸、稀硫酸等不反应,可用K3[Fe(CN)3]检验亚铁离子,生成蓝色沉淀;
(2)过量的铁与硝酸反应生成亚铁离子,亚铁离子可被空气中氧气氧化,银离子如氧化亚铁离子,则发生Ag++Fe2+=Ag+Fe3+,如反应能发生,可设计成原电池,负极加入FeCl2/FeCl3,正极为硝酸银,可根据电流计是否发生偏转判断;
(3)取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,可证明溶液中有Fe3+,生成白色沉淀为AgSCN,随着放置时间的增加,溶液红色变浅,可能为空气中氧气氧化SCN﹣,以此解答该题。
【解答】解:(1)①黑色固体中含有过量铁,如果同时含有银,则可以加入HCl或H2SO4溶解Fe,而银不能溶解,
故答案为:加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化,固体未完全溶解;
②K3[Fe(CN)3]是检验Fe2+的试剂,所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2+,
故答案为:Fe2+;
(2)过量铁粉与Fe3+反应生成Fe2+,即Fe+2Fe3+=3Fe2+,
故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+;
②O2氧化Fe2+反应为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,白色沉淀是AgSCN,所以实验可以说明含有Ag+,Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+,
故答案为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;白色沉淀;
③证明假设abc错误,就是排除Ag+时实验比较,相当于没有Ag+存在的空白实验,考虑其他条件不要变化,可以选用0.05mol•L﹣1NaNO3,原电池实验需要证明的是假设d的反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能够实现,所以甲池应当注入FeCl2、FeCl3混合溶液,按图连接好装置,如电流表指针发生偏转,可说明d正确,
故答案为:0.05mol•L﹣1NaNO3;FeCl2/FeCl3;按图连接好装置,电流表指针发生偏转;