Question

2．国庆期间，某同学旅游时发现，苗族人的银饰美丽而富有民族文化，制作银饰时可以选用Fe（NO₃）₃溶液做蚀刻剂．受此启发，该同学所在的化学兴趣小组选用Fe（NO₃）₃溶液清洗做过银镜反应的试管，发现不但银镜溶解，而且较少产生刺激性气体．对此，该化学兴趣小组对Fe（NO₃）₃溶液溶解银的原理进行探究：
【提出假设】假设1：Fe（NO₃）₃溶液显酸性，在此酸性条件下NO₃^-能氧化Ag；
假设2：Fe³⁺具有氧化性，能氧化Ag．
假设3：Fe³⁺和酸性条件下的NO₃^-都能氧化Ag．
【验证假设】
（1）甲同学验证假设1．
①他用淡紫色的Fe（NO₃）₃•9H₂O（摩尔质量为404g/mol） 晶体配制1.5mol/L的Fe（NO₃）₃ 落液100mL．需要称取60.6g Fe（NO₃）₃•9H₂O晶体，在配制过程中所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还必需100mL容量瓶、胶头滴管；
②测得1.5mol/L的Fe（NO₃）₃溶液pH约为2，用离子方程式表示其原因Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺．
③将pH=2的HNO₃溶液加入到镀有银镜的试管中，静置，观察到银镜缓慢溶解，表面产生少量的无色小气泡，该气泡在液面上方遇空气后变为红棕色，则溶液中发生反应的离子方程式应是3Ag+NO₃^-+4H⁺═3Ag⁺+NO↑+2H₂O．
④另取将pH=3的HNO₃溶液加入到镀有银镜的试管中，静置，观察到银镜几乎不溶解，表面产生极少量的无色小气泡．
⑤另取1.5mol/L的Fe（NO₃）₃溶液加入到镀有银镜的试管中，静置，观察到银镜慢慢溶解，且溶液颜色加深变成棕色．查阅资料后得知，Fe²⁺能与NO形成配离子：Fe²⁺+NO═[Fe（NO）]²⁺（棕色）．
（2）乙同学验证假设2．
分别用溶质的浓度为分为1.5mol/L和0.15mol/L的足量FeCl₃溶液加入到镀有银镜的试管中，放置一段时间，均几乎看不出银镜溶解．乙同学由此得出结论，假设2不成立．
（3）丙同学认为乙同学的结论是错误的，他认为乙同学实验中无明显现象另有原因，请推测可能的原因可能是Fe³⁺与Ag发生了反应，但生成的Ag⁺与Cl^-形成沉淀阻止了反应继续进行，也可能是FeCl₃溶液浓度太小而不能溶解银．
【思考与交流】根据以上信息综合分析，浓、稀Fe（NO₃）₃溶液溶解银镜时，发生的反应可能有什么不同？Fe（NO₃）₃浓溶液中，Fe³⁺、NO₃^-都氧化了Ag，Fe（NO₃）₃稀溶液中可能只有NO₃^-氧化了Ag．

Answer 1

分析 【提出假设】Fe（NO₃）₃溶液显酸性，在此酸性条件下NO₃^-能氧化Ag、Fe³⁺具有氧化性，能氧化Ag，还可能Fe³⁺和酸性条件下的NO₃^-都能氧化Ag；
（1）①依据配制溶液1.5mol/L的Fe（N0₃）₃ 落液100mL可以计算得到硝酸铁物质的量为0.15mol，所以需要晶体质量=0.15mol×404g/mol=60.6g；配制溶液的过程和步骤分析回答需要的仪器；
②硝酸铁溶液显酸性的原因是铁离子水解；
③银和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水，一氧化氮遇空气中的氧气反应生成红棕色气体二氧化氮；
（3）假设2中，铁离子的氧化性和铁离子的浓度大小有关，且生成的银离子在溶液中生成氯化银沉淀阻止反应进行，可能是浓度小或阻止反应进行，需要验证亚铁离子的存在证明铁离子是否发生还原反应；
[思考与交流]依据题干信息分析现象，浓溶液中的铁离子和硝酸根离子具有氧化性能够使银溶解，稀溶液中是硝酸根离子的氧化性．

解答 解：【提出假设】假设1：Fe（NO₃）₃溶液显酸性，在此酸性条件下NO₃^-能氧化Ag；假设2：Fe³⁺具有氧化性，能氧化Ag；也可能铁离子、酸性条件下的硝酸根离子都能够氧化银，则假设3应该为：Fe³⁺和酸性条件下的NO₃^-都能氧化Ag，
故答案为：Fe³⁺和酸性条件下的NO₃^-都能氧化Ag；
[验证假设]（1）①用淡紫色的Fe（N0₃）₃•9H₂0晶体（分析纯，M_r=404）配制1.5mol/L的Fe（N0₃）₃ 溶液100mL，依据硝酸铁溶质物质的量为0.15mol，所以需要晶体质量=0.15mol×404g/mol=60.6g；配制溶液的过程和步骤分析可知需要的仪器除烧杯、玻璃棒外还必需100ml的容量瓶，胶头滴管，
故答案为：60.6；100 mL容量瓶、胶头滴管；
②测得1.5mol/L的Fe（NO₃）₃溶液pH约为2说明溶液呈酸性，是铁离子水解的原因，反应的离子方程式为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，
故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；
③将pH=1的HN0₃溶液加入到镀有银镜的试管中，振荡，观察到银镜慢慢溶解，产生无色气体并在液面上方变为红棕色，溶液中发生反应的离子方程式应是：3Ag+NO₃^-+4H⁺═3Ag⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Ag+NO₃^-+4H⁺═3Ag⁺+NO↑+2H₂O；
（3）假设2中，铁离子的氧化性和铁离子的浓度大小有关，且生成的银离子在溶液中生成氯化银沉淀阻止反应进行，可能是浓度小或阻止反应进行，需要验证亚铁离子的存在证明铁离子是否发生还原反应；没有检验是否生成了Fe²⁺，可能是Fe³⁺与Ag发生了反应，但生成的Ag⁺与Cl^-形成沉淀阻止了反应继续进行，也可能是FeCl₃溶液浓度太小而不能溶解银，所以不同意乙的结论；
故答案为：可能是Fe³⁺与Ag发生了反应，但生成的Ag⁺与Cl^-形成沉淀阻止了反应继续进行，也可能是FeCl₃溶液浓度太小而不能溶解银；
[思考与交流]根据以上信息综合分析可知，浓、稀Fe（NO₃）₃溶液溶解银镜时的原理情况为：Fe（NO₃）₃浓溶液中，Fe³⁺、NO₃^-都氧化了Ag，而Fe（NO₃）₃稀溶液中，可能只有NO₃^-氧化了Ag，
故答案为：Fe（NO₃）₃浓溶液中，Fe³⁺、NO₃^-都氧化了Ag，Fe（NO₃）₃稀溶液中可能只有NO₃^-氧化了Ag．

点评 本题考查了物质性质的实验设计、化学实验基本操作方法及其综合应用，题目难度中等，正确分析题干信息明确实验原理为解答关键，注意掌握常见物质性质及化学实验基本操作方法，能够正确书写常见反应的离子方程式．