题目内容

19．某化学探究小组拟用铜片制取Cu（NO3）2，并探究其化学性质．
Ⅰ、他们先把铜粉放在空气中灼烧，再与稀硝酸反应制取硝酸铜．
（1）如果直接用铜屑与稀硝酸反应来制取硝酸铜：
1铜屑与稀硝酸反应的化学反应方程式为3Cu+8HNO3═3Cu（NO3）3+NO↑+4H2O；
②可能导致的两个不利因素是成等物质的量的硝酸铜，消耗硝酸原料多、且产生污染物氮氧化物．
（2）实验中，欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体，实验操作步骤按顺序是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、晾干．
Ⅱ、为了探究Cu（NO3）2在酸性条件下跟铁单质的反应．他们取一支试管，加入Cu（NO3）2溶液，滴入适量稀硫酸酸化，再加入一定量铁粉，实验后没有固体残留物质．
（3）该探究小组对反应后溶液中铁元素的价态进行探究，他们设计了实验方案，并进行实验．请按下表格式补充写出实验操作步骤、预期现象与结论．
实验操作步骤预期现象与结论
步骤1：观察样品溶液呈蓝绿色，①不能（填“能”或“不能”）确定产物中铁元素的价态
步骤2：取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液
②若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅，则说明产物中含+2价铁元素，若KMnO4溶液不褪色或不变浅，则说明产物中不含+2价铁元素
步骤3：③另取少量溶液，滴加KSCN溶
③若溶液变为红色，说明产物中含+3价铁元素；若溶液颜色无明显变化，则说明产物中不含+3价的铁元素

分析 Ⅰ、（1）①铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水；
②比较方案的优劣，一般从三个方面考虑：一是原料是否简单易得，二是操作是否简单，三是否环保；写出反应的化学方程式，然后根据反应原理进行判断两个方案的特点；
（2）硝酸铜溶液中，铜离子存在水解平衡，所以不能直接加热蒸发获得硫酸铜晶体，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法；
Ⅱ、（3）步骤1：Fe2+的溶液为浅绿色，Fe3+溶液为棕黄色，而该溶液呈蓝绿色，据此进行判断；
步骤2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能够氧化Fe2+，因此若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅说明产物中含+2价的铁元素，否则不含；
步骤3：Fe3+溶液遇KSCN溶液会呈现血红色，据此判断．

解答 解：Ⅰ、（1）①铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应方程式为3Cu+8HNO3═3Cu （NO3）3+NO↑+4H2O，
故答案为：3Cu+8HNO3═3Cu （NO3）3+NO↑+4H2O；
②生成等物质的量的硝酸铜，假如为1mol，先把铜粉放在空气中灼烧，在与稀HNO3反应制取硝酸铜中消耗2mol硝酸，而3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，中消耗$\frac{8}{3}$mol硝酸，显然消耗的硝酸原料多，并且产生污染气体NO，
故答案为：成等物质的量的硝酸铜，消耗硝酸原料多；且产生污染物氮氧化物；
（2）由于铜离子在溶液中存在水解平衡，所以从硝酸铜溶液中获得硝酸铜晶体，不能直接蒸发结晶，需要通过蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤的操作方法完成，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
Ⅱ、（3）步骤1：Fe2+在溶液中为浅绿色，Fe3+在溶液中为棕黄色，而该溶液呈蓝绿色，因此不能确定产物中铁元素的价态；
步骤2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能够氧化亚铁离子，若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅说明产物中含+2价的铁元素；
步骤3：Fe3+溶液遇KSCN溶液会呈现血红色，所以若溶液变为红色，说明产物中含+3价铁元素；若溶液颜色无明显变化，则说明产物中不含+3价的铁元素，
故答案为：不能；若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅，则说明产物中含+2价铁元素，若KMnO4溶液不褪色或不变浅，则说明产物中不含+2价铁元素；若溶液变为红色，说明产物中含+3价铁元素；若溶液颜色无明显变化，则说明产物中不含+3价的铁元素．

点评 本题考查物质的制备，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，注意把握题给信息，结合物质的性质设计实验步骤，题目难度不大．

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