Question

Fe、Cu都是人类最早使用的金属。某校化学研究性学习小组的同学运用实验手段研究Fe、Cu的相关性质，请你参与研究并完成下列各题：

(1)甲同学取一束细铜丝用砂纸打磨后放在酒精灯上加热至红热，然后迅速伸入盛Cl2的集气瓶中。你认为甲同学在实验中应该观察到的现象是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)乙同学为探究Fe在冷浓硝酸和热浓硝酸中的反应情况，设计了如图所示的实验装置：

①乙同学发现装置1中Fe未溶解，其原因是________________________________________________________________________；

②装置2生成的气体(假定为NO2和NO混合气体)全部通入100 mL 4 mol·L－1 NaOH溶液，恰好被完全吸收，反应为：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O　2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O

若生成NaNO3和NaNO2物质的量之比为1∶3，则混合气体中NO2和NO的体积比为________。

(3)丙同学在Fe和浓硝酸反应后的溶液中加入一块Cu片，Cu片先逐渐溶解，反应一段时间后不再溶解。

①丙同学依据反应现象得出Cu片溶解的原因是和HNO3发生反应。他依据的反应现象是_______________________________________________

________________________________________________________________________。

②丁同学认为丙同学的结论不完全正确，他的理由是

________________________________________________________________________。

(4)请你设计实验证明(3)反应后的溶液中只含Fe2＋而不含Fe3＋。说明具体实验操作和实验现象：________________________________________________

________________________________________________________________________。

Answer 1

解析　(1)Cu在Cl2中燃烧的现象是生成棕色的烟。

(2)①铁、铝在常温下遇到浓硫酸、浓硝酸会发生钝化；②从化学方程式可以看出：

2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O

2　　　　　　　　　1　　　　1

NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

1　　1　　　　　　　　　2

混合气体中NO2和NO的体积比为3∶1。

(3)①若试管内出现红棕色气体或铜片表面有气泡生成就可以证明Cu片溶解的原因是和HNO3发生反应；

②Fe和硝酸反应后的溶液中有HNO3，也一定有Fe3＋，而Fe3＋也能和Cu反应，使Cu片溶解，所以丁同学认为丙同学的结论不完全正确。

(4)检验Fe2＋、Fe3＋是常考的知识点。检验时可以取少许该溶液滴加几滴KSCN溶液，不出现血红色，再滴加适量新制氯水；出现血红色，证明溶液中只含Fe2＋而不含Fe3＋。

答案　(1)Cu在Cl2中燃烧生成棕色的烟

(2)①Fe在冷浓硝酸中发生钝化　②3∶1

(3)①试管内出现红棕色气体或铜片表面有气泡生成

②Fe和浓硝酸反应后的溶液中有HNO3，也一定有Fe3＋，而Fe3＋也能和Cu反应，使Cu片溶解

(4)取少许该溶液滴加几滴KSCN溶液，不出现血红色，再滴适量新制氯水，出现血红色(答案合理即可)