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1、2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，对图2装置提出改进建议，使装置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Fe2+但不含有Fe3+ ． 说明具体的操作和实验现象 ．

Answer 1

【答案】
（1）Cu能在Cl2中燃烧，产生棕黄色的烟
（2）两只试管中的液体均超过试管容积的 ；加热液体的试管不与桌面成45°角向上倾斜；将装置2中的铁片改成一段为螺旋状的铁丝，螺旋状的一端深入硝酸中，另一端伸出橡胶塞
（3）试管上部出现红棕色气体；Fe和硝酸反应后的溶液中可能有HNO3 ， 但也一定有Fe3+ ， Fe3+也能和Cu反应而使Cu片溶解
（4）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+
【解析】解：（1）铜在氧气中不燃烧，在氯气中能燃烧产生棕黄色烟， 所以答案是：Cu能在Cl2中燃烧，产生棕黄色的烟；（2）加热液体时，试管内的液体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；加热液体的试管不与桌面成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，将装置2中的铁片改成一段为螺旋状的铁丝，螺旋状的一端深入硝酸中，另一端伸出橡胶塞，既能控制反应的进行又能减少氮氧化物的排放；所以答案是：两只试管中的液体均超过试管容积的 ；加热液体的试管不与桌面成45°角向上倾斜；将装置2中的铁片改成一段为螺旋状的铁丝，螺旋状的一端深入硝酸中，另一端伸出橡胶塞；（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，所以答案是：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+ ， 所以答案是：Fe和硝酸反应后的溶液中可能有HNO3 ， 但也一定有Fe3+ ， Fe3+也能和Cu反应而使Cu片溶解；（4）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：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ ．