Question

為證明Fe³⁺具有較強(qiáng)的氧化性，甲同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：將Cu片放入0.5mol/L Fe(NO₃)₃溶液中，觀察到Cu片逐漸溶解，溶液由黃色變?yōu)樗{(lán)綠色，由此甲同學(xué)得到Fe³⁺具有較強(qiáng)氧化性的結(jié)論。
乙同學(xué)提出了不同的看法：“Fe(NO₃)₃溶液具有酸性，在此酸性條件下NO₃^-也能氧化Cu”，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。已知：

水解反應(yīng)	平衡常數(shù)（K）
Fe3+ + 3H2O  Fe(OH)3 + 3H+	7.9 × 10-4
Fe2+ + 2H2O  Fe(OH)2 + 2H+	3.2 × 10-10
Cu2+ + 2H2O  Cu(OH)2 + 2H+	3.2 × 10-7

 
請(qǐng)回答：（1）稀硝酸和Cu反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                  。
（2）請(qǐng)利用所提供的試劑，幫助乙同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。
試劑：0.5mol/L Fe(NO₃)₃溶液、Cu片、精密pH試紙（0.5～5.0）、硝酸鈉溶液、稀鹽酸。
方案：                                                  。
（3）丙同學(xué)分別實(shí)施了甲、乙兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用pH計(jì)監(jiān)測(cè)溶液pH的變化，實(shí)驗(yàn)記錄如下。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案	溶液逐漸變成藍(lán)綠色， pH略有上升
乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案	無(wú)明顯現(xiàn)象，pH沒(méi)有明顯變化。

 
①據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：                                。
②導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溶液pH略有上升的可能原因是                          。
③解釋乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象                                  。
（4）請(qǐng)你設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)便可行的實(shí)驗(yàn)方案，幫助甲同學(xué)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?u>                    。

Answer 1

（1）3Cu + 8HNO₃ = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O （2分）
（2）測(cè)定硝酸鐵溶液的pH，再用硝酸鈉溶液和稀鹽酸配制成與硝酸鐵溶液PH相同、硝酸根離子濃度相同的溶液，將銅片加入到該溶液中，觀察二者是否反應(yīng)。（3分）
（3）①Cu + 2Fe³⁺ = Cu²⁺ + 2Fe²⁺ （2分）
②Fe³⁺變?yōu)镃u²⁺和Fe²⁺，水解能力下降（2分）
③在此酸性條件下NO₃^-不能氧化Cu。（2分）
（4）將銅片放入0.5mol/L氯化鐵溶液中（2分）

試題分析：（1）稀硝酸和Cu反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu + 8HNO₃ = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O
（2）乙同學(xué)認(rèn)為Fe(NO₃)₃溶液具中的NO₃^-也能氧化Cu，據(jù)此設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，配制pH與Fe(NO₃)₃溶液相同但只含NO₃^-不能氧化CuNO₃^-不含F(xiàn)e³⁺的溶液即可，將銅放入該溶液中，觀察二者是否反應(yīng)
（3）①根據(jù)丙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)證明甲同學(xué)的結(jié)論是正確的，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為Cu + 2Fe³⁺ = Cu²⁺ + 2Fe²⁺②根據(jù)水解反應(yīng)的平衡常數(shù)知Fe³⁺水解程度最大，溶液的pH略有上升，說(shuō)明Fe³⁺變?yōu)镃u²⁺和Fe²⁺濃度減小，水解能力下降
③乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明在Fe(NO₃)₃溶液的酸性條件下，NO₃^-不能氧化Cu
（4）甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，NO₃^-造成干擾，將原溶液中的NO₃^-換成其他易溶鹽的酸根離子即可證明