Question

19．某化學(xué)探究小組擬用銅片制取Cu（NO₃）₂，并探究其化學(xué)性質(zhì)．
Ⅰ、他們先把銅粉放在空氣中灼燒，再與稀硝酸反應(yīng)制取硝酸銅．
（1）如果直接用銅屑與稀硝酸反應(yīng)來制取硝酸銅：
1銅屑與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為3Cu+8HNO₃═3Cu（NO₃）₃+NO↑+4H₂O；
②可能導(dǎo)致的兩個(gè)不利因素是成等物質(zhì)的量的硝酸銅，消耗硝酸原料多、且產(chǎn)生污染物氮氧化物．
（2）實(shí)驗(yàn)中，欲從反應(yīng)后的溶液中得到硝酸銅晶體，實(shí)驗(yàn)操作步驟按順序是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、晾干．
Ⅱ、為了探究Cu（NO₃）₂在酸性條件下跟鐵單質(zhì)的反應(yīng)．他們?nèi)∫恢г嚬�，加入Cu（NO₃）₂溶液，滴入適量稀硫酸酸化，再加入一定量鐵粉，實(shí)驗(yàn)后沒有固體殘留物質(zhì)．
（3）該探究小組對(duì)反應(yīng)后溶液中鐵元素的價(jià)態(tài)進(jìn)行探究，他們?cè)O(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)按下表格式補(bǔ)充寫出實(shí)驗(yàn)操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論．

實(shí)驗(yàn)操作步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：觀察樣品	溶液呈藍(lán)綠色，①不能（填“能”或“不能”）確定產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)
步驟2：取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液	②若KMnO4溶液的紫紅色褪去或變淺，則說明產(chǎn)物中含+2價(jià)鐵元素，若KMnO4溶液不褪色或不變淺，則說明產(chǎn)物中不含+2價(jià)鐵元素
步驟3：③另取少量溶液，滴加KSCN溶	③若溶液變?yōu)榧t色，說明產(chǎn)物中含+3價(jià)鐵元素；若溶液顏色無明顯變化，則說明產(chǎn)物中不含+3價(jià)的鐵元素

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）①銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水；
②比較方案的優(yōu)劣，一般從三個(gè)方面考慮：一是原料是否簡(jiǎn)單易得，二是操作是否簡(jiǎn)單，三是否環(huán)保；寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后根據(jù)反應(yīng)原理進(jìn)行判斷兩個(gè)方案的特點(diǎn)；
（2）硝酸銅溶液中，銅離子存在水解平衡，所以不能直接加熱蒸發(fā)獲得硫酸銅晶體，一般采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法；
Ⅱ、（3）步驟1：Fe²⁺的溶液為淺綠色，F(xiàn)e³⁺溶液為棕黃色，而該溶液呈藍(lán)綠色，據(jù)此進(jìn)行判斷；
步驟2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能夠氧化Fe²⁺，因此若KMnO₄溶液的紫紅色褪去或變淺說明產(chǎn)物中含+2價(jià)的鐵元素，否則不含；
步驟3：Fe³⁺溶液遇KSCN溶液會(huì)呈現(xiàn)血紅色，據(jù)此判斷．

解答 解：Ⅰ、（1）①銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水，反應(yīng)方程式為3Cu+8HNO₃═3Cu （NO₃）₃+NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8HNO₃═3Cu （NO₃）₃+NO↑+4H₂O；
②生成等物質(zhì)的量的硝酸銅，假如為1mol，先把銅粉放在空氣中灼燒，在與稀HNO₃反應(yīng)制取硝酸銅中消耗2mol硝酸，而3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，中消耗$\frac{8}{3}$mol硝酸，顯然消耗的硝酸原料多，并且產(chǎn)生污染氣體NO，
故答案為：成等物質(zhì)的量的硝酸銅，消耗硝酸原料多；且產(chǎn)生污染物氮氧化物；
（2）由于銅離子在溶液中存在水解平衡，所以從硝酸銅溶液中獲得硝酸銅晶體，不能直接蒸發(fā)結(jié)晶，需要通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后過濾的操作方法完成，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
Ⅱ、（3）步驟1：Fe²⁺在溶液中為淺綠色，F(xiàn)e³⁺在溶液中為棕黃色，而該溶液呈藍(lán)綠色，因此不能確定產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)；
步驟2：酸性KMnO₄溶液具有氧化性，能夠氧化亞鐵離子，若KMnO₄溶液的紫紅色褪去或變淺說明產(chǎn)物中含+2價(jià)的鐵元素；
步驟3：Fe³⁺溶液遇KSCN溶液會(huì)呈現(xiàn)血紅色，所以若溶液變?yōu)榧t色，說明產(chǎn)物中含+3價(jià)鐵元素；若溶液顏色無明顯變化，則說明產(chǎn)物中不含+3價(jià)的鐵元素，
故答案為：不能；若KMnO₄溶液的紫紅色褪去或變淺，則說明產(chǎn)物中含+2價(jià)鐵元素，若KMnO₄溶液不褪色或不變淺，則說明產(chǎn)物中不含+2價(jià)鐵元素；若溶液變?yōu)榧t色，說明產(chǎn)物中含+3價(jià)鐵元素；若溶液顏色無明顯變化，則說明產(chǎn)物中不含+3價(jià)的鐵元素．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握題給信息，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，題目難度不大．