实验小组研究稀硝酸与铁粉的反应，进行如下实验：向2.0mL 0.5mol/LHNO3中加入...

实验小组研究稀硝酸与铁粉的反应，进行如下实验：

向2.0mL 0.5mol/LHNO3中加入过量铁粉，生成无色气体，遇空气不变色。充分反应后，溶液几乎无色。

(1)N在元素周期表中的位置是_____。

(2)经检验，反应后的溶液中含有NH4+，检验NH4+的实验方案是_____。

(3)实验中，生成NH4+的离子方程式是_____。

(4)若反应后溶液中含有2×10﹣5 mol NH4+，HNO3得到的电子的物质的量为n(e﹣)，则n(e﹣)_____1.6×10﹣4 mol（填“＞”、“＝”或“＜”）。

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研究金属与硝酸的反应，实验如下。

（1）Ⅰ中产生的无色气体是________。

（2）研究Ⅱ中的氧化剂

① 甲同学认为该浓度的硝酸中H+的氧化性大于NO3- ，所以NO3-没有发生反应。乙同学依据Ⅰ和Ⅱ证明了甲的说法不正确，其实验证据是________。

②乙同学通过分析，推测出NO3-也能被还原，依据是________，进而他通过实验证实该溶液中含有NH4+，其实验操作是________。

③补全Ⅱ中NO3-被还原为NH4+的过程：NO3- ＋________e- ＋　　　　　 ＝ NH4+ ＋　　　　　 H2O

（3）研究影响产生H2的因素

资料： [Fe(NO)]2+在溶液中呈棕色。

④对比Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，温度不同时收集到氢气的体积不同，原因是________。

⑤Ⅴ中无色气体是混合气体，则一定含有遇空气变红棕色的气体和________。

（4）根据实验，金属与硝酸反应时，影响硝酸的还原产物不同的因素有________。

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研究金属与硝酸的反应，实验如下。

⑴Ⅰ中产生的无色气体是______。

⑵研究Ⅱ中的氧化剂

①甲同学认为该浓度的硝酸中H+的氧化性大于NO3－，所以NO3－没有发生反应。乙同学依据Ⅰ和Ⅱ证明了甲的说法不正确，其实验证据是______。

乙同学通过分析，推测出NO3－也能被还原，依据是______，进而他通过实验证实该溶液中含有NH4+，其实验操作是______。

补全Ⅱ中NO3－被还原为的过程：NO3－ + ______e－ + ______= NH4+ + ______H2O

⑶研究影响产生H2的因素

资料：Fe[(NO)]2+在溶液中呈棕色。

④对比Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，温度不同时收集到氢气的体积不同，原因是______。

⑤Ⅴ中无色气体是混合气体，则一定含有遇空气变红棕色的气体和______。

⑷根据实验，金属与硝酸反应时，影响硝酸的还原产物不同的因素有______。

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文献记载，铁粉在稀硝酸中会放出氢气。某同学进行如下验证和对比实验。

实验I. 室温下 （20℃）， 在恒压密闭容器内放入过量铁粉和 2.0 mL 0.5 mol·L–1 HNO3，立即有气体生成。充分反应后，所得溶液几乎无色，收集到无色气体 6.0 mL。将该气体通入有空气的试管，无明显变化。点燃气体，有尖锐爆鸣声，试管壁出现液滴。取反应后溶液，加入足量 NaOH 溶液得到灰绿色沉淀。煮沸时，蒸气略有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝。

（1）气体产物为氢气的证据是______________________ 。

（2）根据实验现象， 写出铁粉与 0.5 mol·L–1 硝酸反应时还原反应的半反应方程式。① 2H+ + 2e– = H2↑； ②_____________ 。

（3）该同学对产生氢气的原因提出假设：

假设 1：该浓度的硝酸中 H+的氧化性大于NO3-；

假设 2： H+的还原速率大于NO3-的还原速率；

I. 验证假设 1：用____（Cu或Mg）粉与_____ 硝酸反应，说明假设1不成立。实验证据是______________________ 。

II. 验证假设 2： 改变条件重复实验 I，结果如下（气体成分和溶液成分检验的现象与实验 I 相似）。

①根据实验现象，你认为假设2是否成立？简述理由。__________________________

②试分析温度对铁粉与硝酸反应生成氢气体积的影响。__________________________

（4）改用 3 mol·L–1 HNO3与过量铁粉反应， 有无色气体生成， 溶液变为深棕色。气体接触空气显红棕色，不可燃。 根据以上结论解释生成还原产物的原因__________________________

（5）综上所述，金属与硝酸生成氢气，需要控制哪些条件？__________________________________

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向硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L－1 AgNO3溶液（pH＝2）中加入过量铁粉，振荡后静置，溶液先呈浅绿色，后逐渐呈棕黄色，试管底部仍存在黑色固体，过程中无气体生成。实验小组同学针对该实验现象进行了如下探究。

Ⅰ.探究Fe2＋产生的原因。

（1）提出猜想：Fe2＋可能是Fe与________或________反应的产物。（均填化学式）

（2）实验探究：在两支试管中分别加入与上述实验等量的铁粉，再加入不同的液体试剂，5 min后取上层清液，分别加入相同体积和浓度的铁氰化钾溶液。

①2号试管中所用的试剂为_________。

②资料显示：该温度下，0.1 mol·L－1 AgNO3溶液可以将Fe氧化为Fe2＋。但1号试管中未观察到蓝色沉淀的原因可能为_______。

③小组同学继续进行实验，证明了由2号试管得出的结论正确。实验如下：取100 mL 0.1 mol·L－1硝酸酸化的AgNO3溶液（pH＝2），加入铁粉并搅拌，分别插入pH传感器和NO传感器（传感器可检测离子浓度），得到图甲、图乙，其中pH传感器测得的图示为________（填“图甲”或“图乙”）。

④实验测得2号试管中有NH4+生成，则2号试管中发生反应的离子方程式为__________。

Ⅱ.探究Fe3＋产生的原因。

查阅资料可知，反应中溶液逐渐变棕黄色是因为Fe2＋被Ag＋氧化了。小组同学设计了不同的实验方案对此进行验证。

（3）方案一：取出少量黑色固体，洗涤后，______（填操作和现象），证明黑色固体中有Ag。

（4）方案二：按下图连接装置，一段时间后取出左侧烧杯中的溶液，加入KSCN溶液，溶液变红。该实验现象________（填“能”或“不能”）证明Fe2＋可被Ag＋氧化，理由为________。

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甲醛(HCHO)与葡萄糖相似具有还原性。为探究过量甲醛和新制Cu(OH)2反应的产物，进行如下研究。

(1)在右图装置中进行实验，向a中加入0.5 mol/LCuSO4溶液50mL和5mol/LNaOH溶液100mL，振荡，再加入40%的甲醛溶液50mL，缓慢加热a20分钟后冷却至室温。

①盛装甲醛溶液的仪器名称是______________；

②能说明甲醛具有还原性的实验现象是______________。　　

(2)上述实验有副反应发生，产生的气体为CO、H2中的一种或两种。为确认气体成分, 将装置A和下图中部分装置连接后进行实验。

依次连接的合理顺序为A→B→____→____→____→____→G。

装置B的作用是____________。

证明有H2的实验现象是____________。

(3)反应后a中有红色固体产生，为研究其组成，进行如下实验(每步均充分反应):

已知：Cu2O [Cu(NH3)4]+（无色） [Cu(NH3)4]2+（蓝色）

① 锥形瓶ii中固体完全溶解得深蓝色溶液的离子方程式为__________；

②将容量瓶ii中的溶液稀释100倍后，溶液的颜色与容置瓶i相近。由此可知固体产物的组成及物质的量之比约为__________。

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甲醛(HCHO)与葡萄糖相似具有还原性。为探究过量甲醛和新制Cu(OH)2反应的产物，进行如下研究。

(1)在右图装置中进行实验，向a中加入0.5 mol/LCuSO4溶液50mL和5mol/LNaOH溶液100mL，振荡，再加入40%的甲醛溶液50mL，缓慢加热a20分钟后冷却至室温。

①盛装甲醛溶液的仪器名称是______________；

②能说明甲醛具有还原性的实验现象是______________。　　

(2)上述实验有副反应发生，产生的气体为CO、H2中的一种或两种。为确认气体成分, 将装置A和下图中部分装置连接后进行实验。

依次连接的合理顺序为A→B→____→____→____→____→G。

装置B的作用是____________。

证明有H2的实验现象是____________。

(3)反应后a中有红色固体产生，为研究其组成，进行如下实验(每步均充分反应):

已知：Cu2O [Cu(NH3)4]+（无色） [Cu(NH3)4]2+（蓝色）

① 锥形瓶ii中固体完全溶解得深蓝色溶液的离子方程式为__________；

②将容量瓶ii中的溶液稀释100倍后，溶液的颜色与容置瓶i相近。由此可知固体产物的组成及物质的量之比约为__________。

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甲醛(HCHO)与葡萄糖相似具有还原性。为探究过量甲醛和新制Cu(OH)2反应的产物，进行如下研究。

(1)在右图装置中进行实验，向a中加入0.5 mol/LCuSO4溶液50mL和5mol/LNaOH溶液100mL，振荡，再加入40%的甲醛溶液50mL，缓慢加热a20分钟后冷却至室温。

①盛装甲醛溶液的仪器名称是______________；

②能说明甲醛具有还原性的实验现象是______________。　　

(2)上述实验有副反应发生，产生的气体为CO、H2中的一种或两种。为确认气体成分, 将装置A和下图中部分装置连接后进行实验。

依次连接的合理顺序为A→B→____→____→____→____→G。

装置B的作用是____________。

证明有H2的实验现象是____________。

(3)反应后a中有红色固体产生，为研究其组成，进行如下实验(每步均充分反应):

已知：Cu2O [Cu(NH3)4]+（无色） [Cu(NH3)4]2+（蓝色）

① 锥形瓶ii中固体完全溶解得深蓝色溶液的离子方程式为__________；

②将容量瓶ii中的溶液稀释100倍后，溶液的颜色与容置瓶i相近。由此可知固体产物的组成及物质的量之比约为__________。

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甲醛(HCHO)与葡萄糖相似具有还原性。为探究过量甲醛和新制Cu(OH)2反应的产物，进行如下研究。

(1)在右图装置中进行实验，向a中加入0.5 mol·L-1CuSO4溶液50 mL和5 mol·L-1NaOH溶液100 mL，振荡，再加入40％的甲醛溶液50 mL，缓慢加热a 20分钟后冷却至室温。

①仪器b的名称是_________；

②能说明甲醛具有还原性的实验现象是_________________。

(2)上述实验有副反应发生，产生的气体为CO、H2中的一种或两种。为确认气体成　　 分，将装置A和如下图所示装置连接后进行实验。

依次连接的合理顺序为A→B→___→____→____→____→G，装置B的作用是_____________。有H2的实验现象是_________________________。

甲醛中的碳元素未被氧化成+4价。写出实验操作、现象、结论______________________。

(4)反应后a中有红色固体产生，为研究其组成，进行如下实验(以下每步均充分反应)：

①锥形瓶ii中固体完全溶解得深蓝色溶液的离子方程式为____________________；

②将容量瓶ii中的溶液稀释100倍后，溶液的颜色与容量瓶i相近。由此可知固体产物的组成及物质的量之比约为________________。

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实验能力和创新意识是化学学科核心素养的重要内容之一。某研究性学习小组在验证反应“ Fe”的实验中检测到发现和探究过程如下：向硝酸酸化的硝酸银溶液（）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检验上层清液中所含离子的方法：取上层清液，滴加_________，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2+。

②经检验黑色固体为Ag，检验方法：取出少量黑色固体，洗涤后，加入适量稀硝酸使固体溶解，再滴加__________（填试剂），产生_________（填现象）。

(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有乙认为铁粉过量时不可能有，乙依据的原理是______。（用离子方程式表示）o

针对这两种观点继续实验：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，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：

（资料： -生成白色沉淀AgSCN）

(3)实验中溶液变为红色的离子方程式为_______________，产生白色沉淀说明存在___________（填离子符号）。

(4)对产生的原因做如下假设：

假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生

假设b：空气中存在发生反应产生

假设c：酸性溶液中的NO3-将Fe2+氧化为Fe3+

假设d：溶液存在Ag+将Fe2+氧化为Fe3+

下述实验可证实假设a、b，c不是产生Fe3+的主要原因，并可证实假设d成立。

①实验：向硝酸酸化的__________溶液( )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。

②实验II的现象说明发生了反应__________（用离子方程式表示）。

(5)实验Ⅱ中发生的反应可以用下列装置来验证。其中甲溶液是___________，分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，_______ （“前者”或“后者”）红色更深。

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