Question

11．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在实验室选用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．
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
【验证假设】
（1）甲同学验证假设1．
①用淡紫色的Fe（NO₃）₃•9H₂O晶体（分析纯，M_r=404）配制1.5mol/L的Fe（NO₃）₃ 溶液100mL．需要称取60.6g Fe（NO₃）₃•9H₂O晶体，配制过程中所用到的仪器除烧杯、玻璃棒外还必需：100 mL容量瓶、胶头滴管
②测得1.5mol/L的Fe（NO₃）₃溶液pH约为1，其原因用化学用语表示为Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺．
③将pH=1的HNO₃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．
④将1.5mol/L的Fe（NO₃）₃溶液加入到镀有银镜的试管中，振荡，观察到银镜很快溶解，并且溶液颜色加深．
（2）乙同学为验证假设2．分别用溶质的质量分数为2%、10%的足量FeCl₃溶液加入到镀有银镜的试管中，振荡，都看不出银镜溶解．乙同学由此得出结论，假设2不成立．你是否同意乙的结论？不同意，简述理由：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
【思考与交流】甲同学的实验④中，溶液颜色为什么会加深？查阅资料得知，Fe²⁺能与 NO形成配离子：Fe²⁺+NO═[Fe（NO）]²⁺（棕色）．已知，同浓度的硝酸氧化性比Fe³⁺略强．根据以上信息综合分析，浓、稀Fe（NO₃）₃溶液溶解银镜时，发生的反应有何不同？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 （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；
（2）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氧化银溶解，稀溶液中是硝酸根离子的氧化性．

解答 解：（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1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；
（2）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：不同意；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；
[思考与交流]）已知，同浓度的硝酸氧化性比Fe³⁺略强．根据以上信息综合分析，浓、稀Fe（NO₃）₃溶液溶解银镜时的原理不同，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；
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和现象分析判断，题干信息的分析理解是解题关键，注意掌握物质性质和实验基本操作，题目难度中等．