Question

12．Fe、Cu都是人類較早使用的金屬，某�；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)運用實驗的手段研究Fe、Cu以及化合物的相關(guān)性質(zhì)．請你參與研究并回答下列問題：
（1）甲同學(xué)完成了Fe、Cu分別與S、Cl₂反應(yīng)的實驗，下列物質(zhì)中不可能為甲同學(xué)實驗得到的生成物是B
A．FeCl₃ B．FeCl₂   C．CuCl₂   D．FeS
（2）乙同學(xué)為驗證Fe能和熱的濃HNO₃反應(yīng)，設(shè)計了如圖所示的實驗裝置，請說出裝置B的作用：緩沖作用、防倒吸作用．開始加熱前無（填“有”或“無”）明顯現(xiàn)象．
（3）當(dāng)乙同學(xué)實驗結(jié)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(xué)用所得的溶液進(jìn)行如下實驗和探究：
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量的HNO₃發(fā)生反應(yīng)．他依據(jù)的反應(yīng)現(xiàn)象是生成無色氣體；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，若有請用化學(xué)方程式表示其理由：2Fe（NO₃）₃+Cu=Cu（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₂（若無此空不填）
②請你設(shè)計實驗證明在加入Cu片并反應(yīng)完全后的溶液中含有Fe²⁺但不含有Fe³⁺．說明具體的操作和實驗現(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)實驗結(jié)束后加水稀釋后得到溶液500mL，假設(shè)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(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）本次探究實驗用掉密度為1.5g•cm^-3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的濃硝酸3mL，超出實際參加反應(yīng)的量其原因有（寫出兩點）：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，開始加熱前無明顯現(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)溶液中硝酸過量時，二氧化氮會剩余，氣體呈紅棕色；硝酸過量時，鐵和硝酸反應(yīng)生成三價鐵，根據(jù)三價鐵的性質(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)得失電子守恒計算生成NO的物質(zhì)的量；
（4）根據(jù)濃硝酸易揮發(fā)、易分解的性質(zhì)分析解答．

解答 解：（1）Cl₂氧化性較強，與變價金屬生成高價的金屬氯化物，F(xiàn)e與Cl₂的反應(yīng)生成FeCl₃，Cu與Cl₂反應(yīng)生成CuCl₂，S氧化性較弱，與變價金屬生成低價的金屬硫化物，F(xiàn)e與S的反應(yīng)生成FeS，
故答案為：B；
（2）Fe能和熱的濃HNO₃反應(yīng)：Fe+6HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O，生成的二氧化氮能和水反應(yīng)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(yīng)發(fā)生所以無明顯現(xiàn)象，
故答案為：緩沖作用；防倒吸作用；無；
（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(fā)生反應(yīng)，可看到生成無色氣體，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，硝酸過量時，鐵和硝酸反應(yīng)生成三價鐵，三價鐵和銅能反應(yīng)生成二價鐵離子和銅離子，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丙同學(xué)實驗結(jié)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(zhì)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(zhì)的量濃度為C=$\frac{n}{v}$=$\frac{0.04mol}{0.5L}$=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(jù)得失電子守恒3×n（NO）+1×n（NO₂）=2n（Fe²⁺）+2n（Cu²⁺）=0.04mol，根據(jù)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，
故答案為：0.08； 0.224；
（4）本次探究實驗用掉濃硝酸超出實際參加反應(yīng)的量，是因為：①濃硝酸易揮發(fā)部分硝酸揮發(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．

點評 本題考查了常見金屬銅和鐵的化學(xué)性質(zhì)，硝酸的性質(zhì)，實驗基本操作，氧化還原反應(yīng)的計算，側(cè)重考查分析計算能力，利用原子守恒分析解答能化繁為簡，題目難度中等．