Question

8．Fe、Cu都是人類(lèi)較早使用的金屬，某�；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的手段研究Fe、Cu以及化合物的相關(guān)性質(zhì)．請(qǐng)你參與研究并回答下列問(wèn)題：

（1）甲同學(xué)完成了Fe、Cu分別與S、Cl₂反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，下列物質(zhì)中不可能為甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的生成物是B
A．FeCl₃ B．FeCl₂ C．CuCl₂ D．FeS
（2）乙同學(xué)為驗(yàn)證Fe能和熱的濃HNO₃反應(yīng)，設(shè)計(jì)了如上圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)說(shuō)出裝置B的作用：緩沖作用、防倒吸作用．開(kāi)始加熱前無(wú)（填“有”或“無(wú)”）明顯現(xiàn)象．
（3）當(dāng)乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，鐵完全溶解，試管液面上方為無(wú)色氣體，試管上部為紅棕色氣體，此時(shí)丙同學(xué)用所得的溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)和探究：
①在所得的溶液中加入一小塊Cu片，結(jié)果Cu片先逐漸溶解，并伴隨其他現(xiàn)象，反應(yīng)一段時(shí)間后不再溶解．丙同學(xué)依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象得出Cu片溶解的原因可能是和過(guò)量的HNO₃發(fā)生反應(yīng)．他依據(jù)的反應(yīng)現(xiàn)象是生成無(wú)色氣體、試管上部出現(xiàn)紅棕色氣體；該反應(yīng)的離子方程式為3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．你認(rèn)為Cu片溶解是否還有另一原因，若有請(qǐng)用化學(xué)方程式表示其理由：2Fe（NO₃）₃+Cu=Cu（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₂（若無(wú)此空不填）
②請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明在加入Cu片并反應(yīng)完全后的溶液中含有Fe²⁺但不含有Fe³⁺．說(shuō)明具體的操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象取該溶液少許，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．
③丙同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后加水稀釋后得到溶液500mL，假設(shè)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程硝酸只被還原成NO和NO₂共0.02mol并測(cè)得溶液中Fe²⁺和Cu²⁺濃度均為0.02mol/L，則NO₃^-的物質(zhì)的量濃度為0.08mol/L．生成NO氣體的體積為0.224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
（4）本次探究實(shí)驗(yàn)用掉密度為1.5g•cm^-3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的濃硝酸3mL，超出實(shí)際參加反應(yīng)的量其原因有（寫(xiě)出兩點(diǎn)）：①濃硝酸易揮發(fā)部分硝酸揮發(fā)②硝酸受熱分解．

Answer 1

分析 （1）Fe與Cl₂反應(yīng)生成FeCl₃，Cu與Cl₂反應(yīng)生成CuCl₂，F(xiàn)e與S反應(yīng)生成FeS；
（2）Fe能和熱的濃HNO₃反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮能和水反應(yīng)，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(kāi)始加熱前無(wú)明顯現(xiàn)象；
（3）①根據(jù)二氧化氮的性質(zhì)分析，二氧化氮能和水反應(yīng)生成硝酸，當(dāng)溶液中硝酸過(guò)量時(shí)，二氧化氮會(huì)剩余，氣體呈紅棕色；硝酸過(guò)量時(shí)，鐵和硝酸反應(yīng)生成三價(jià)鐵，根據(jù)三價(jià)鐵的性質(zhì)分析；
②先根據(jù)Fe³⁺的特征反應(yīng)，加入硫氰酸鉀溶液判斷溶液不含F(xiàn)e³⁺，然后加入氧化劑，如果含有Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺被氧化劑氧化成Fe³⁺溶液變成紅色，以此證明Fe²⁺的存在；
③根據(jù)N原子守恒可知，溶液中NO₃^-的物質(zhì)的量n（NO₃^-）=2n（Fe²⁺）+2n（Cu²⁺），硝酸只被還原成NO和NO₂共0.02mol，根據(jù)得失電子守恒計(jì)算生成NO的物質(zhì)的量；
（4）濃硝酸易揮發(fā)、易分解．

解答 解：（1）氯氣具有強(qiáng)氧化性，與鐵、銅等金屬反應(yīng)時(shí)生成高價(jià)金屬氯化物，例如FeCl₃、CuCl₂，而硫的氧化性較差，只能得到FeS、Cu₂S，故選B；
（2）鐵在常溫下與濃硫酸鈍化，無(wú)明顯現(xiàn)象；加熱后，硝酸可被鐵還原，得到NO₂或NO氣體，氣體被堿液吸收，為防止倒吸，采用了B裝置來(lái)做安全瓶，故答案為：緩沖作用、防倒吸作用；無(wú)；
（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(guò)量時(shí)，抑制二氧化氮的溶解，所以Cu片溶解的原因可能是和過(guò)量的HNO₃發(fā)生反應(yīng)，可看到生成無(wú)色氣體，試管上部出現(xiàn)紅棕色氣體，該反應(yīng)的離子方程式為3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，硝酸過(guò)量時(shí)，鐵和硝酸反應(yīng)生成三價(jià)鐵，三價(jià)鐵和銅能反應(yīng)生成二價(jià)鐵離子和銅離子，從而使銅片溶解，發(fā)生反應(yīng)為2Fe（NO₃）₃+Cu=Cu（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₂，
故答案為：生成無(wú)色氣體、試管上部出現(xiàn)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(yīng)后的溶液放入試管中，加入KSCN溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，再加入少量氯水，溶液變紅則證明溶液中含有Fe²⁺但不含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：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；
③由溶質(zhì)Fe（NO₃）₂及Cu（NO₃）₂的化學(xué)式可看出，兩者所對(duì)應(yīng)的c（NO₃^-）均為0.04mol/L，故溶液中c（NO₃^-）均為0.08mol/L，
設(shè)NO與NO₂的物質(zhì)的量分別為x、y，則x+y=0.02；
鐵銅單質(zhì)均轉(zhuǎn)化為+2價(jià)的金屬離子，失電子總數(shù)為0.04mol，故由電子的得失守恒得3x+y=0.04
解得x=y=0.01mol，故在標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO的體積為0.224升，
故答案為：0.08；0.224；
（4）實(shí)際消耗硝酸的物質(zhì)的量為$\frac{3×1.5×95%}{63}$=0.68mol，而由氮元素的守恒可知，理論上消耗的硝酸為0.02+0.02+0.02=0.06mol，導(dǎo)致兩數(shù)據(jù)有差別的原因可能是：①濃硝酸易揮發(fā)②硝酸受熱分解，
故答案為：①濃硝酸易揮發(fā)部分硝酸揮發(fā)；②硝酸受熱分解．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，涉及Cu和Fe及硝酸的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)基本操作、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，側(cè)重考查分析計(jì)算能力，知道常見(jiàn)離子檢驗(yàn)方法，注意化學(xué)用語(yǔ)的正確運(yùn)用，題目難度中等．