文獻(xiàn)記載,鐵粉與稀硝酸反應(yīng)可能會產(chǎn)生氫氣。某同學(xué)進(jìn)行如下驗證和對比實驗。
實驗i.室溫下(20℃),在恒壓密閉容器內(nèi)放入過量鐵粉和2.0mL 0.5mol?L-1 HNO3,立即有氣體生成。充分反應(yīng)后,所得溶液幾乎無色,收集到無色氣體6.0mL。將該氣體通入有空氣的試管,無明顯變化。點燃?xì)怏w,有尖銳爆鳴聲,試管壁出現(xiàn)液滴。取反應(yīng)后溶液,加入足量NaOH溶液得到灰綠色沉淀。煮沸時,蒸氣略有刺激性氣味并能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)。
(1)氣體產(chǎn)物為氫氣的實驗證據(jù)是無色氣體遇空氣無明顯變化,點燃?xì)怏w,有尖銳爆鳴聲,試管壁出現(xiàn)液滴無色氣體遇空氣無明顯變化,點燃?xì)怏w,有尖銳爆鳴聲,試管壁出現(xiàn)液滴。
(2)過量鐵粉與0.5mol?L-1硝酸反應(yīng)的離子方程式有:Fe+2H+═Fe2++H2↑、4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O。
(3)該同學(xué)對產(chǎn)生氫氣的原因提出假設(shè):
假設(shè)1:該濃度的硝酸中H+的氧化性大于NO3-;
假設(shè)2:H+的還原速率大于NO3-的還原速率;
Ⅰ.驗證假設(shè)1:用過量Cu粉與amol?L-1 HNO3反應(yīng),溶液變藍(lán),所得氣體中未檢驗出H2。說明假設(shè)1不成立。
Ⅱ.驗證假設(shè)2:改變條件重復(fù)實驗i,結(jié)果如下(氣體成分和溶液成分檢驗的現(xiàn)象與實驗ⅰ相似)。
序號 | 金屬狀態(tài) | 反應(yīng)溫度 | 實驗現(xiàn)象 |
實驗ⅱ | 鐵粉 | 40℃ | 溶液略帶黃色,氣體3.4mL。 |
實驗ⅲ | 鐵粉 | 60℃ | 黃色溶液,氣體2.6mL。 |
①a=
0.5
0.5
。②根據(jù)實驗ⅰ-實驗ⅳ,下列說法正確的有
ABD
ABD
。A.從實驗現(xiàn)象中無法判斷實驗ⅱ和實驗ⅲ中生成氫氣的速率大小
B.無論假設(shè)2是否成立,都會有氫氣產(chǎn)生
C.隨著溫度的升高,H+的還原速率增大得更快
D.隨著硝酸濃度的升高,NO3-的還原速率增大得更快
(4)綜上所述,要想利用金屬與硝酸反應(yīng)生成氫氣,需要控制的反應(yīng)條件有:
合適的金屬(比如鐵),較低的硝酸濃度,較低的溫度
合適的金屬(比如鐵),較低的硝酸濃度,較低的溫度
。【答案】無色氣體遇空氣無明顯變化,點燃?xì)怏w,有尖銳爆鳴聲,試管壁出現(xiàn)液滴;4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O;0.5;ABD;合適的金屬(比如鐵),較低的硝酸濃度,較低的溫度
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:41引用:1難度:0.5
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