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．你認為甲同學在實驗中應該觀察到的現象是 ．
（2）乙同學為驗證Fe在冷的濃HNO3中發生鈍化但能和熱的濃HNO3反應，設計了如圖1、2所示的實驗，請你指出其中的兩處錯誤：、；糾正上述錯誤后，請你從綠色化學的角度出發，對圖2裝置提出改進建議，使裝置既能控制反應的進行，又能減少氮氧化物的排放： ．
（3）丙同學在Fe和濃HNO3反應后的溶液中加入一塊Cu片，Cu片逐漸溶解，反應一段時間后不再溶解（Cu有剩余）． ①丙同學依據反應現象得出Cu片溶解的原因是和HNO3發生反應．他依據的反應現象是 ．
②丁同學認為丙同學的結論不完全正確．他的理由是 ．
（4）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 ．

Answer 1

【答案】
（1）Cu能在Cl2中燃燒，產生棕黃色的煙
（2）兩只試管中的液體均超過試管容積的 ；加熱液體的試管不與桌面成45°角向上傾斜；將裝置2中的鐵片改成一段為螺旋狀的鐵絲，螺旋狀的一端深入硝酸中，另一端伸出橡膠塞
（3）試管上部出現紅棕色氣體；Fe和硝酸反應后的溶液中可能有HNO3 ， 但也一定有Fe3+ ， Fe3+也能和Cu反應而使Cu片溶解
（4）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+
【解析】解：（1）銅在氧氣中不燃燒，在氯氣中能燃燒產生棕黃色煙， 所以答案是：Cu能在Cl2中燃燒，產生棕黃色的煙；（2）加熱液體時，試管內的液體超過試管的三分之一，超過三分之一時，加熱過程中容易產生暴沸，造成安全事故；加熱液體的試管不與桌面成45°角向上傾斜，不能豎直向上；改進后的銅絲容易抽拉，即容易控制反應的進行，從而減少氮氧化物的排放，將裝置2中的鐵片改成一段為螺旋狀的鐵絲，螺旋狀的一端深入硝酸中，另一端伸出橡膠塞，既能控制反應的進行又能減少氮氧化物的排放；所以答案是：兩只試管中的液體均超過試管容積的 ；加熱液體的試管不與桌面成45°角向上傾斜；將裝置2中的鐵片改成一段為螺旋狀的鐵絲，螺旋狀的一端深入硝酸中，另一端伸出橡膠塞；（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，所以可看到氣體呈紅棕色，所以答案是：試管上部出現紅棕色氣體；②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2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ ， 所以答案是：Fe和硝酸反應后的溶液中可能有HNO3 ， 但也一定有Fe3+ ， Fe3+也能和Cu反應而使Cu片溶解；（4）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：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ ．