Question

【題目】Fe、Cu都是人類較早使用的金屬，某校化學研究性學習小組的同學運用實驗的手段研究Fe、Cu以及化合物的相關性質．請你參與研究并回答下列問題：

（1）甲同學完成了Fe、Cu分別與S、Cl2反應的實驗，下列物質中不可能為甲同學實驗得到的生成物是
A.FeCl3
B.FeCl2
C.CuCl2
D.FeS
（2）乙同學為驗證Fe能和熱的濃HNO3反應，設計了如圖所示的實驗裝置，請說出裝置B的作用： ． 開始加熱前（填“有”或“無”）明顯現象．
（3）當乙同學實驗結束時，鐵完全溶解，試管液面上方為無色氣體，試管上部為紅棕色氣體，此時丙同學用所得的溶液進行如下實驗和探究：
①在所得的溶液中加入一小塊Cu片，結果Cu片先逐漸溶解，并伴隨其他現象，反應一段時間后不再溶解．丙同學依據反應現象得出Cu片溶解的原因可能是和過量的HNO3發生反應．他依據的反應現象是；該反應的離子方程式為 ． 你認為Cu片溶解是否還有另一原因，若有請用化學方程式表示其理由：（若無此空不填）
②請你設計實驗證明在加入Cu片并反應完全后的溶液中含有Fe2+但不含有Fe3+ ． 說明具體的操作和實驗現象 ．
③丙同學實驗結束后加水稀釋后得到溶液500mL，假設實驗全過程硝酸只被還原成NO和NO2共0.02mol并測得溶液中Fe2+和Cu2+濃度均為0.02mol/L，則NO3﹣的物質的量濃度為mol/L．生成NO氣體的體積為L（標準狀況）．
（4）本次探究實驗用掉密度為1.5gcm﹣3質量分數為95%的濃硝酸3mL，超出實際參加反應的量其原因有（寫出兩點）：①② ．

Answer 1

【答案】
（1）B
（2）緩沖作用、防倒吸作用；無
（3）生成無色氣體；試管上部出現紅棕色氣體；3Cu+2NO3﹣+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；2Fe（NO3）3+Cu=Cu（NO3）2+2Fe（NO3）2；取該溶液少許，滴加適量的KSCN溶液，不出現紅色，再滴加適量新制氯水，出現紅色；0.08；0.224
（4）濃硝酸易揮發部分硝酸揮發；硝酸受熱分解
【解析】解：（1.）Cl2氧化性較強，與變價金屬生成高價的金屬氯化物，Fe與Cl2的反應生成FeCl3 ， Cu與Cl2反應生成CuCl2 ， S氧化性較弱，與變價金屬生成低價的金屬硫化物，Fe與S的反應生成FeS，
所以答案是：B；
（2.）Fe能和熱的濃HNO3反應：Fe+6HNO3（濃） Fe（NO3）3+3NO2↑+3H2O，生成的二氧化氮能和水反應3NO2+H2O=2HNO3+NO，若A與C直接連接，C中液體能倒吸到A中，所以裝置B具有緩沖作用、防倒吸作用，開始加熱前無反應發生所以無明顯現象，
所以答案是：緩沖作用；防倒吸作用；無；
（3.）①二氧化氮能和水反應生成硝酸和一氧化氮，當溶液中硝酸過量時，抑制二氧化氮的溶解，所以Cu片溶解的原因可能是和過量的HNO3發生反應，可看到生成無色氣體，試管上部出現紅棕色氣體，該反應的離子方程式為3Cu+2NO3﹣+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O，硝酸過量時，鐵和硝酸反應生成三價鐵，三價鐵和銅能反應生成二價鐵離子和銅離子，從而使銅片溶解，發生反應為2Fe（NO3）3+Cu=Cu（NO3）2+2Fe（NO3）2 ， 所以答案是：生成無色氣體；試管上部出現紅棕色氣體；3Cu+2NO3﹣+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；2Fe（NO3）3+Cu=Cu（NO3）2+2Fe（NO3）2；
②取適量反應后的溶液放入試管中，加入KSCN溶液無明顯現象，再加入少量氯水，溶液變紅則證明溶液中含有Fe2+但不含Fe3+ ， 所以答案是：取該溶液少許，滴加適量的KSCN溶液，不出現紅色，再滴加適量新制氯水，出現紅色；
③丙同學實驗結束后加水稀釋后得到溶液500mL，溶液中Fe2+和Cu2+濃度均為0.02mol/L，溶液中NO3﹣的物質的量n（NO3﹣）=2n（Fe2+）+2n（Cu2+）=2×0.02mol/L×0.5L+2×0.02mol/L×0.5L=0.04mol，則NO3﹣的物質的量濃度為C= = =0.08mol/L，生成亞鐵離子和銅離子失去的電子等于+5價的氮得到的電子，根據得失電子守恒3×n（NO）+1×n（NO2）=2n（Fe2+）+2n（Cu2+）=0.04mol，根據N原子守恒可知，被還原的n（HNO3）=n（NO）+n（NO2）=0.02mol，解得：n（NO）=n（NO2）=0.01mol，生成NO氣體的體積為V=nVm=0.224L，
所以答案是：0.08； 0.224；
（4.）本次探究實驗用掉濃硝酸超出實際參加反應的量，是因為：①濃硝酸易揮發部分硝酸揮發，②硝酸受熱分解，
所以答案是：①濃硝酸易揮發部分硝酸揮發； ②硝酸受熱分解．