【題目】為研究1.0mol/LFe(NO3)3溶液與Cu的反應(yīng),甲與乙做了如下實驗:將Cu片放入1.0mol/LFe(NO3)3溶液中,觀察到Cu片逐漸溶解,溶液變?yōu)樗{綠色,由此甲得出結(jié)論:Fe(NO3)3溶液中的Fe3+氧化了Cu。而乙認為,Fe(NO3)3溶液顯酸性,此酸性條件下,NO3-也能氧化Cu。

1)甲為證明自己的觀點,設(shè)計如下實驗:

步驟

操作

現(xiàn)象

取藍綠色溶液,向其中加入K3[Fe(CN)6]溶液

……

①請用離子方程式解釋,Fe(NO3)3溶液顯酸性的原因__________

②證明甲觀點正確的現(xiàn)象是__________,Fe3+Cu反應(yīng)的離子方程式為__________

2)乙證明自己的觀點,設(shè)計如下實驗:

步驟

操作

現(xiàn)象

pH試紙測定1.0mol/LFe(NO3)3溶液的pH

1.0mol/LFe(NO3)3溶液的pH=1

1.0mol/LFe(NO3)3溶液替換為某種溶液(或混合溶液),加入Cu

……

①下列溶液中,可以用于替換上述Fe(NO3)3溶液的是__________(填序號)

a0.1mol/LHNO3溶液

b0.1mol/LFeCl3溶液

c6.0mol/LNaNO30.2mol/L鹽酸等體積混合后的溶液

②測定溶液pH值的操作是__________

③乙查閱資料:NO3-在不同條件下的還原產(chǎn)物較復(fù)雜,有時難以觀察到氣體產(chǎn)生。證明乙觀點正確的現(xiàn)象是__________

3)研究發(fā)現(xiàn),甲和乙的觀點都正確。丙得出結(jié)論:將Cu片放入1.0mol/LFe(NO3)3溶液中,Fe3+NO3-均氧化的Cu。你是否同意丙的結(jié)論,理由是__________。

4)為進一步研究1.0mol/LFe(NO3)3溶液與Cu的反應(yīng),甲與乙查閱資料:

水解反應(yīng)

平衡常數(shù)(K

Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+

7.9×10-4

Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+

3.2×10-10

Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+

3.2×10-7

甲與乙再次將Cu片放入1.0mol/LFe(NO3)3溶液中,并監(jiān)測實驗過程中溶液pH值的變化。他們發(fā)現(xiàn)Cu片逐漸溶解,溶液變?yōu)樗{綠色,且pH值略有上升。由此可以得出結(jié)論:__________

【答案】 Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ 產(chǎn)生特征藍色沉淀 2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ c 用潔凈的玻璃棒蘸取1.0mol/LFe(NO3)3溶液,點在pH試紙上,并與標準比色卡比對 Cu溶解)溶液變?yōu)樗{色 不同意;甲同學(xué)檢驗出了Fe2+,可確定Fe3+一定氧化了Cu;乙同學(xué)雖然驗證了此條件下NO3-能氧化Cu,但在硝酸鐵溶液氧化Cu時,由于沒有檢驗NO3-的還原產(chǎn)物,因此不能確定NO3-是否氧化了Cu Fe(NO3)3溶液中的Fe3+氧化了Cu

【解析】(1)Fe3+的水解,使Fe(NO3)3溶液顯酸性,發(fā)生水解反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+;

②取藍綠色溶液,向其中加入K3[Fe(CN)6]溶液,產(chǎn)生特征藍色沉淀,說明溶液里有Fe2+,即Cu還原Fe3+生成Fe2+,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+;

(2)①乙同學(xué)觀點是在酸性條件下CuNO3-反應(yīng),實驗中c(NO3-)=3mol/L,則可用6.0molL-1NaNO30.2molL-1鹽酸等體積混合的溶液代替,而0.1mol/LHNO3溶液中NO3-濃度不夠,0.1mol/LFeCl3溶液中無NO3-,故答案為c;

②用pH試紙測定溶液pH值的操作是用潔凈的玻璃棒蘸取1.0mol/LFe(NO3)3溶液,點在pH試紙上,并與標準比色卡比對;

③依據(jù)乙的觀念應(yīng)該會觀察到Cu溶解,溶液變?yōu)樗{色;

(3)甲同學(xué)檢驗出了Fe2+,可確定Fe3+一定氧化了Cu;乙同學(xué)雖然驗證了此條件下NO3-能氧化Cu,但在硝酸鐵溶液氧化Cu時,由于沒有檢驗NO3-的還原產(chǎn)物,不能確定NO3-是否氧化了Cu故不同意丙的結(jié)論

(4)由圖表可知Fe3+的水解能力明顯強于Fe2+Cu2+Cu片放入1.0mol/LFe(NO3)3溶液中,Cu片逐漸溶解,溶液變?yōu)樗{綠色,且pH值略有上升,說明Fe3+氧化Cu,變?yōu)?/span>Cu2+Fe2+,水解能力下降,導(dǎo)致實驗過程中溶液pH略有上升,即 Fe(NO3)3溶液中的Fe3+氧化了Cu,而不是NO3-在酸性條件下氧化了Cu。

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選項

物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系





A


NaOH

NaHCO3

Na2CO3

CO2

B

AlCl3

NaAlO2

Al(OH)3

NaOH

C

Fe

Fe(NO3)3

Fe(NO3)2

HNO3

D

C

CO

CO2

O2

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