《2025年学霸高考黑题化学人教版》

某研究小组探究${Fe}$、${Al}$分别与浓硝酸发生钝化反应的快慢。
资料ⅰ：${Fe^{3+}}$在水溶液中以水合铁离子$[{Fe(H_{2}O)_{6}}]^{3+}$的形式存在；
$[{Fe(H_{2}O)_{6}}]^{3+}$（几乎无色）$ + 4{Cl^{-}} ＜=＞ [{FeCl_{4}(H_{2}O)_{2}}]^{-}$（黄色）$ + 4{H_{2}O}$；
$[{Fe(H_{2}O)_{6}}]^{3+} + n{H_{2}O} ＜=＞ [{Fe(H_{2}O)_{6 - n}(OH)_{n}}]^{3 - n}$（黄色）$ + n{H_{3}O^{+}}(n = 1～6)$。

(1)反应迅速停止是因为浓硝酸具有酸性和性，可在${Fe}$和${Al}$表面形成致密的氧化层，阻止进一步反应。
(2)针对溶液A和B的颜色不同，推测实验1 - 1中${Fe}$与浓硝酸钝化反应速率慢，导致生成的${NO_{2}}$量多，溶液呈黄色。为验证上述推测，选取如下装置进行实验2（气密性经检验良好，夹持装置及连接装置已略去）。


①结合资料，分析实验2 - 1中选择试剂c的目的是。
②实验2 - 2是将${O_{2}}$通入溶液A中，所选试剂a、b分别为。
③实验2 - 2中溶液A褪色速率快于实验2 - 1，用化学方程式解释可能的原因。
④上述实验说明溶液A中含有${NO_{2}}$。设计实验：将${NO_{2}}$通入中，观察到溶液变黄，进一步证实了溶液变黄为${NO_{2}}$所致。
(3)设计原电池装置进行实验3。
资料ⅱ：此实验条件下，指针偏向的电极为正极。

①依据3 - 1的实验现象，可得出结论：。
②分析实验3 - 2中“指针又偏向Fe”的可能原因：。
(4)综合上述实验，影响${Fe}$、${Al}$分别与浓硝酸发生钝化反应快慢的因素可能有。

答案： 巩固训练 5
(1)强氧化
(2)①除去挥发的$HCl$，避免生成的$FeCl_4(H_2O)_2$对溶液颜色产生干扰 ②$H_2O_2$溶液、$MnO_2$（或$H_2O$、$Na_2O_2$，合理即可） ③$4NO_2 + 2H_2O + O_2 \longrightarrow 4HNO_3$ ④含少量$Fe(NO_3)_3$的浓硝酸
(3)①$30° C$时，Al与浓硝酸钝化速率比Fe的快，Fe不钝化；②依据3-2的实验现象：在$10° C$时，指针先迅速偏向Al，说明Al为正极未反应，Fe作负极溶解；又迅速偏向Fe，说明此时Fe作正极不消耗，而Al反而变为负极被消耗；之后缓慢恢复至零，说明Al和Fe表面都被钝化不再发生反应，反应停止。
(4)根据实验3-1和3-2的现象与解释，可以得到影响Fe、Al分别与浓硝酸发生钝化反应快慢的因素可能有温度、氧化膜的致密程度、氧化膜的形成速率、Fe、Al还原性等。