Question

Fe、Cu都是人类最早使用的金属，某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）甲同学取两束细铜丝用砂纸打磨后在酒精灯上灼烧至红热，再分别迅速伸入盛满O₂或Cl₂的两个集气瓶中．其中能看到燃烧现象的集气瓶中所装气体是

Cl₂

．
（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主要错误：①

两只试管中的液体均超过试管容积的

1

3

；②

加热液体的试管应与桌面成45°角向上倾斜

纠正上述错误后，如将装置2中的铁片改成一段一端为螺旋状的铁丝，呈螺旋状的一端深人硝酸中，另一端伸出橡皮塞外，这种改进的优点是

既能控制反应的进行又能减少氮氧化物的排放

．
（3）丙同学将乙同学的Fe和浓HNO₃反应后的溶液冷却，再将溶液倒人烧杯中并加入一块Cu片，发现Cu片逐渐溶解．
①丙同学依据反应中某一现象得出了乙同学实验后HNO₃过量的正确结论，他依据的反应现象是

试管上部出现红棕色气体

．
②丙同学认为铜片溶解可能还有另一化学反应的存在原因，该反应的离子方程式是

2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺

（4）丁同学取0.05molOi与足量浓HNO₃反应，采用了正确的试验方法，但收集产生的气体不足0.1mol，最有可能的原因是（用化学方程式表示）

2NO₂?N₂O₄

．

Answer 1

分析：（1）根据铜及氧气、氯气的性质分析；
（2）根据实验时，取用液体的体积及加热液体的注意事项分析；根据实验是否容易控制及反应产物量的多少分析；
（3）①根据二氧化氮的性质分析，二氧化氮能和水反应生成硝酸，当溶液中硝酸过量时，二氧化氮会剩余，气体呈红棕色；
②硝酸过量时，铁和硝酸反应生成三价铁，根据三价铁的性质分析；
（4）二氧化氮能发生可逆反应生成四氧化二氮，据此分析；

解答：解：（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．