Question

【题目】为研究1.0mol/LFe(NO3)3溶液与Cu的反应，甲与乙做了如下实验：将Cu片放入1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液中，观察到Cu片逐渐溶解，溶液变为蓝绿色，由此甲得出结论：Fe(NO3)3溶液中的Fe3+氧化了Cu。而乙认为，Fe(NO3)3溶液显酸性，此酸性条件下，NO3-也能氧化Cu。

（1）甲为证明自己的观点，设计如下实验：

步骤	操作	现象
Ⅰ	取蓝绿色溶液，向其中加入K3[Fe(CN)6]溶液	……

①请用离子方程式解释，Fe(NO3)3溶液显酸性的原因__________。

②证明甲观点正确的现象是__________，Fe3+与Cu反应的离子方程式为__________。

（2）乙证明自己的观点，设计如下实验：

步骤	操作	现象
Ⅱ	用pH试纸测定1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液的pH值	1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液的pH=1
Ⅲ	将1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液替换为某种溶液（或混合溶液），加入Cu	……

①下列溶液中，可以用于替换上述Fe(NO3)3溶液的是__________（填序号）

a．0.1mol/LHNO3溶液

b．0.1mol/LFeCl3溶液

c．6.0mol/LNaNO3和0.2mol/L盐酸等体积混合后的溶液

②测定溶液pH值的操作是__________。

③乙查阅资料：NO3-在不同条件下的还原产物较复杂，有时难以观察到气体产生。证明乙观点正确的现象是__________。

（3）研究发现，甲和乙的观点都正确。丙得出结论：将Cu片放入1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液中，Fe3+和NO3-均氧化的Cu。你是否同意丙的结论，理由是__________。

（4）为进一步研究1.0mol/LFe(NO3)3溶液与Cu的反应，甲与乙查阅资料：

水解反应	平衡常数（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

甲与乙再次将Cu片放入1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液中，并监测实验过程中溶液pH值的变化。他们发现Cu片逐渐溶解，溶液变为蓝绿色，且pH值略有上升。由此可以得出结论：__________。

Answer 1

【答案】 Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+； 产生特征蓝色沉淀 2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ c 用洁净的玻璃棒蘸取1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液，点在pH试纸上，并与标准比色卡比对 （Cu溶解）溶液变为蓝色 不同意；甲同学检验出了Fe2+，可确定Fe3+一定氧化了Cu；乙同学虽然验证了此条件下NO3-能氧化Cu，但在硝酸铁溶液氧化Cu时，由于没有检验NO3-的还原产物，因此不能确定NO3-是否氧化了Cu Fe(NO3)3溶液中的Fe3+氧化了Cu

【解析】(1)①Fe3+的水解，使Fe(NO3)3溶液显酸性，发生水解反应的离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+；

②取蓝绿色溶液，向其中加入K3[Fe(CN)6]溶液，产生特征蓝色沉淀，说明溶液里有Fe2+，即Cu还原Fe3+生成Fe2+，发生反应的离子方程式为2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+；

(2)①乙同学观点是在酸性条件下Cu与NO3-反应，实验中c(NO3-)=3mol/L，则可用6.0molL-1NaNO3和0.2molL-1盐酸等体积混合的溶液代替，而0.1mol/LHNO3溶液中NO3-浓度不够，0.1mol/LFeCl3溶液中无NO3-，故答案为c；

②用pH试纸测定溶液pH值的操作是用洁净的玻璃棒蘸取1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液，点在pH试纸上，并与标准比色卡比对；

③依据乙的观念应该会观察到Cu溶解，溶液变为蓝色；

(3)甲同学检验出了Fe2+，可确定Fe3+一定氧化了Cu；乙同学虽然验证了此条件下NO3-能氧化Cu，但在硝酸铁溶液氧化Cu时，由于没有检验NO3-的还原产物，不能确定NO3-是否氧化了Cu，故不同意丙的结论；

(4)由图表可知Fe3+的水解能力明显强于Fe2+和Cu2+，Cu片放入1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液中，Cu片逐渐溶解，溶液变为蓝绿色，且pH值略有上升，说明Fe3+氧化Cu，变为Cu2+和Fe2+，水解能力下降，导致实验过程中溶液pH略有上升，即 Fe(NO3)3溶液中的Fe3+氧化了Cu，而不是NO3-在酸性条件下氧化了Cu。