某同学用图示装置进行铁和稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究．a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有一定质量的纯铁粉的小烧杯放入瓶中．b．关闭止水夹，点燃红磷，伸人瓶中

Question

某同学用图示装置进行铁和稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究．
a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有一定质量的纯铁粉的小烧杯放入瓶中．
b．关闭止水夹，点燃红磷，伸人瓶中，塞好胶塞．
c．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向烧杯中缓慢滴入一定量的4mol•L^-1的稀硝酸，铁粉完全溶解．
气体产物成分探究
（1）实验前如何检查该装置的气密性？______．
（2）燃烧红磷的目的是______．
（3）为证明气体产物为NO，步骤c后还缺少的一步主要操作是______．
产物中铁元素价态探究：
（4）提出合理假设：
假设1：产物中只有+2价铁；假设2：______，
假设3：产物中既有+2价铁，又有+3价铁．
（5）设计实验方案，验证假设1成立（写出实验操作步骤现象和结论）：______．
问题讨论：
（6）广口瓶中热NaOH溶液的主要作用是______．若假设3成立，且所得溶液中n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=3：1时，则对应的离子反应方程式为______．

Answer 1

（1）实验前检验气密性的方法是：关闭止水夹，通过分液漏斗向广口瓶中加水，当水不能顺利滴下时停止加水，观察分液漏斗中水位，若水位不下降，则说明装置气密性良好；
故答案为：通过分液漏斗向广口瓶中加水，当水不能顺利滴下时停止加水，观察分液漏斗中水位，若水位不下降，则说明装置气密性良好；
（2）红磷能够在氧气中燃烧生成固体五氧化二磷，燃烧红磷的目的除去广口瓶内的氧气，避免干扰产物成分的检验，
故答案为：除去广口瓶内的氧气，避免干扰产物成分的检验；
（3）一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，为证明气体产物为NO，可以向瓶内通入少量氧气，通过瓶内气体颜色的变化，证明气体产物为NO；
故答案为：打开止水夹，向瓶内通入少量空气；
（4）Fe元素有+2价、+3价，所以假设1：产物中只有+2价铁；假设2：产物中只有+3价铁；假设3：产物中既含有+2价又有+3价铁元素，
故答案为：产物中只有+3价铁；
（5）二价铁离子具有还原性能够被氧化剂双氧水氧化成三价铁离子，三价铁遇到硫氰酸根离子显红色，所以取小烧杯中反应溶液少许放入一支试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液不显红色，再向其中加少量H₂O₂溶液，溶液显红色，则证明假设1成立；
故答案为：取小烧杯中反应溶液少许放入一支试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液不显红色，再向其中加少量H₂O₂溶液，溶液显红色，则证明假设1成立；
（6）氮的氧化物有毒，不能直接排放到空气中，通入氧气后可以用氢氧化钠溶液吸收；
反应后如果所得溶液中n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=3：1时，说明硝酸与铁反应即生成硝酸亚铁又生出硝酸铁，依据得失电子守恒可知其离子方程式为：4Fe+12H⁺+3NO₃^-=3Fe²⁺+Fe³⁺+3NO↑+6H₂O；
故答案为：实验结束后，热NaOH溶液在充入足量空气（或氧气）条件下，将瓶中氮的氧化物完全吸收防止空气污染；4Fe+12H⁺+3NO₃^-=3Fe²⁺+Fe³⁺+3NO↑+6H₂O．