Question

（14分）Fe、Cu都是人類較早使用的金屬，某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)運用實驗的手段研究Fe、Cu以及化合物的相關(guān)性質(zhì)。請你參與研究并回答下列問題：

（1）甲同學(xué)取一束細銅絲用砂紙打磨后在酒精燈上加熱至紅熱，再伸到Cl₂的集氣瓶中。你認為甲同學(xué)在實驗中應(yīng)該觀察到的現(xiàn)象是__________________________。

（2）乙同學(xué)為驗證Fe在冷的濃HNO₃中發(fā)生鈍化但能和熱的濃HNO₃反應(yīng)，設(shè)計了如圖所示的實驗，請你指出其中的兩處錯誤：____________________________、_________________________；糾正上述錯誤后，請你從綠色化學(xué)的角度出發(fā)，對裝置2提出改進建議，使裝置2既能控制反應(yīng)的進行，又能減少氮氧化物的排放：__________________________________________.

（3）丙同學(xué)在Fe和濃HNO₃反應(yīng)后的溶液中加入一塊Cu片，Cu片逐漸溶解，反應(yīng)一段時間后不再溶解（Cu有剩余）。

①丙同學(xué)依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象得出Cu片溶解的原因是和HNO₃發(fā)生反應(yīng)．他依據(jù)的反應(yīng)現(xiàn)象是___________。

②丁同學(xué)認為丙同學(xué)的結(jié)論不完全正確．他的理由是_________________________．

（4）請你設(shè)計實驗證明在加入Cu片并反應(yīng)完全后的溶液中含有Fe^2＋但不含有Fe^3＋。說明具體的操作和實驗現(xiàn)象_________________________________________。

 

Answer 1

【答案】

（每空2分，共14分）

（1）Cu能在Cl₂中燃燒，產(chǎn)生棕黃色的煙

（2）兩支試管中的液體均超過試管容積的三分之一

加熱液體的試管應(yīng)與桌面成45°角，向上傾斜而不應(yīng)垂直向上

將裝置2中的鐵片改成一段為螺旋狀的鐵絲，螺旋狀的一段深入硝酸中，另一端伸出橡皮塞

（3）①試管上部出現(xiàn)紅棕色氣體　②Fe和硝酸反應(yīng)后的溶液中可能有HNO₃，但也一定有Fe^3＋，F(xiàn)e^3＋也能和Cu反應(yīng)而使Cu片溶解

（4）取該溶液少許，滴加適量的KSCN溶液，不出現(xiàn)紅色，再滴加適量新制氯水，出現(xiàn)紅色

【解析】

試題分析：（1）銅在氧氣中不燃燒，在氯氣中能燃燒產(chǎn)生棕黃色煙，故選氯氣．

（2）加熱液體時，試管內(nèi)的液體不能超過試管的三分之一，超過三分之一時，加熱過程中容易產(chǎn)生暴沸，造成安全事故；加熱液體的試管應(yīng)與桌面成45°角向上傾斜，不能豎直向上；改進后的銅絲容易抽拉，即容易控制反應(yīng)的進行，從而減少氮氧化物的排放；

故答案為：兩只試管中的液體均超過試管容積的1/3；加熱液體的試管應(yīng)與桌面成45°角向上傾斜；既能控制反應(yīng)的進行又能減少氮氧化物的排放．

（3）①二氧化氮能和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，當(dāng)溶液中硝酸過量時，抑制二氧化氮的溶解，所以可看到氣體呈紅棕色；

故答案為：試管上部出現(xiàn)紅棕色氣體．

②硝酸過量時，鐵和硝酸反應(yīng)生成三價鐵，三價鐵和銅能反應(yīng)生成二價鐵離子和銅離子，從而使銅片溶解，發(fā)生反應(yīng)為

2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺．

故答案為：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺．

（4）二氧化氮能發(fā)生可逆反應(yīng)生成四氧化二氮，2NO₂?N₂O₄，從而使收集的氣體小于0.1mol．

故答案為：2NO₂?N₂O₄。

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì) 鐵的化學(xué)性質(zhì)

點評：本題考查了常見金屬銅和鐵的化學(xué)性質(zhì)，難度不大，寫三價鐵離子和銅反應(yīng)的離子方程式時要注意電荷守恒。