Question

【题目】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）甲同学完成了Fe、Cu分别与S、Cl2反应的实验，下列物质中不可能为甲同学实验得到的生成物是
A.FeCl3
B.FeCl2
C.CuCl2
D.FeS
（2）乙同学为验证Fe能和热的浓HNO3反应，设计了如图所示的实验装置，请说出装置B的作用： ． 开始加热前（填“有”或“无”）明显现象．
（3）当乙同学实验结束时，铁完全溶解，试管液面上方为无色气体，试管上部为红棕色气体，此时丙同学用所得的溶液进行如下实验和探究：
①在所得的溶液中加入一小块Cu片，结果Cu片先逐渐溶解，并伴随其他现象，反应一段时间后不再溶解．丙同学依据反应现象得出Cu片溶解的原因可能是和过量的HNO3发生反应．他依据的反应现象是；该反应的离子方程式为 ． 你认为Cu片溶解是否还有另一原因，若有请用化学方程式表示其理由：（若无此空不填）
②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Fe2+但不含有Fe3+ ． 说明具体的操作和实验现象 ．
③丙同学实验结束后加水稀释后得到溶液500mL，假设实验全过程硝酸只被还原成NO和NO2共0.02mol并测得溶液中Fe2+和Cu2+浓度均为0.02mol/L，则NO3﹣的物质的量浓度为mol/L．生成NO气体的体积为L（标准状况）．
（4）本次探究实验用掉密度为1.5gcm﹣3质量分数为95%的浓硝酸3mL，超出实际参加反应的量其原因有（写出两点）：①② ．

Answer 1

【答案】
（1）B
（2）缓冲作用、防倒吸作用；无
（3）生成无色气体；试管上部出现红棕色气体；3Cu+2NO3﹣+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；2Fe（NO3）3+Cu=Cu（NO3）2+2Fe（NO3）2；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；0.08；0.224
（4）浓硝酸易挥发部分硝酸挥发；硝酸受热分解
【解析】解：（1.）Cl2氧化性较强，与变价金属生成高价的金属氯化物，Fe与Cl2的反应生成FeCl3 ， Cu与Cl2反应生成CuCl2 ， S氧化性较弱，与变价金属生成低价的金属硫化物，Fe与S的反应生成FeS，
所以答案是：B；
（2.）Fe能和热的浓HNO3反应：Fe+6HNO3（浓） Fe（NO3）3+3NO2↑+3H2O，生成的二氧化氮能和水反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，若A与C直接连接，C中液体能倒吸到A中，所以装置B具有缓冲作用、防倒吸作用，开始加热前无反应发生所以无明显现象，
所以答案是：缓冲作用；防倒吸作用；无；
（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Cu片溶解的原因可能是和过量的HNO3发生反应，可看到生成无色气体，试管上部出现红棕色气体，该反应的离子方程式为3Cu+2NO3﹣+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O，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2Fe（NO3）3+Cu=Cu（NO3）2+2Fe（NO3）2 ， 所以答案是：生成无色气体；试管上部出现红棕色气体；3Cu+2NO3﹣+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；2Fe（NO3）3+Cu=Cu（NO3）2+2Fe（NO3）2；
②取适量反应后的溶液放入试管中，加入KSCN溶液无明显现象，再加入少量氯水，溶液变红则证明溶液中含有Fe2+但不含Fe3+ ， 所以答案是：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；
③丙同学实验结束后加水稀释后得到溶液500mL，溶液中Fe2+和Cu2+浓度均为0.02mol/L，溶液中NO3﹣的物质的量n（NO3﹣）=2n（Fe2+）+2n（Cu2+）=2×0.02mol/L×0.5L+2×0.02mol/L×0.5L=0.04mol，则NO3﹣的物质的量浓度为C= = =0.08mol/L，生成亚铁离子和铜离子失去的电子等于+5价的氮得到的电子，根据得失电子守恒3×n（NO）+1×n（NO2）=2n（Fe2+）+2n（Cu2+）=0.04mol，根据N原子守恒可知，被还原的n（HNO3）=n（NO）+n（NO2）=0.02mol，解得：n（NO）=n（NO2）=0.01mol，生成NO气体的体积为V=nVm=0.224L，
所以答案是：0.08； 0.224；
（4.）本次探究实验用掉浓硝酸超出实际参加反应的量，是因为：①浓硝酸易挥发部分硝酸挥发，②硝酸受热分解，
所以答案是：①浓硝酸易挥发部分硝酸挥发； ②硝酸受热分解．