Question

（14分）Fe、Cu都是人类较早使用的金属，某校化学研究性学习小组的同学运用实验的手段研究Fe、Cu以及化合物的相关性质。请你参与研究并回答下列问题：
（1）甲同学取一束细铜丝用砂纸打磨后在酒精灯上加热至红热，再伸到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）乙同学为验证Fe在冷的浓HNO₃中发生钝化但能和热的浓HNO₃反应，设计了如图所示的实验，请你指出其中的两处错误：____________________________、_________________________；纠正上述错误后，请你从绿色化学的角度出发，对装置2提出改进建议，使装置2既能控制反应的进行，又能减少氮氧化物的排放：__________________________________________.

（3）丙同学在Fe和浓HNO₃反应后的溶液中加入一块Cu片，Cu片逐渐溶解，反应一段时间后不再溶解（Cu有剩余）。
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）请你设计实验证明在加入Cu片并反应完全后的溶液中含有Fe^2＋但不含有Fe^3＋。说明具体的操作和实验现象_________________________________________。

Answer 1

（每空2分，共14分）
（1）Cu能在Cl₂中燃烧，产生棕黄色的烟
（2）两支试管中的液体均超过试管容积的三分之一
加热液体的试管应与桌面成45°角，向上倾斜而不应垂直向上
将装置2中的铁片改成一段为螺旋状的铁丝，螺旋状的一段深入硝酸中，另一端伸出橡皮塞
（3）①试管上部出现红棕色气体　②Fe和硝酸反应后的溶液中可能有HNO₃，但也一定有Fe^3＋，Fe^3＋也能和Cu反应而使Cu片溶解
（4）取该溶液少许，滴加适量的KSCN溶液，不出现红色，再滴加适量新制氯水，出现红色

试题分析：（1）铜在氧气中不燃烧，在氯气中能燃烧产生棕黄色烟，故选氯气．
（2）加热液体时，试管内的液体不能超过试管的三分之一，超过三分之一时，加热过程中容易产生暴沸，造成安全事故；加热液体的试管应与桌面成45°角向上倾斜，不能竖直向上；改进后的铜丝容易抽拉，即容易控制反应的进行，从而减少氮氧化物的排放；
故答案为：两只试管中的液体均超过试管容积的1/3；加热液体的试管应与桌面成45°角向上倾斜；既能控制反应的进行又能减少氮氧化物的排放．
（3）①二氧化氮能和水反应生成硝酸和一氧化氮，当溶液中硝酸过量时，抑制二氧化氮的溶解，所以可看到气体呈红棕色；
故答案为：试管上部出现红棕色气体．
②硝酸过量时，铁和硝酸反应生成三价铁，三价铁和铜能反应生成二价铁离子和铜离子，从而使铜片溶解，发生反应为
2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺．
故答案为：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺．
（4）二氧化氮能发生可逆反应生成四氧化二氮，2NO₂?N₂O₄，从而使收集的气体小于0.1mol．
故答案为：2NO₂?N₂O₄。
点评：本题考查了常见金属铜和铁的化学性质，难度不大，写三价铁离子和铜反应的离子方程式时要注意电荷守恒。