Question

【題目】為研究1.0mol/LFe(NO3)3溶液與Cu的反應，甲與乙做了如下實驗：將Cu片放入1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液中，觀察到Cu片逐漸溶解，溶液變為藍綠色，由此甲得出結論：Fe(NO3)3溶液中的Fe3+氧化了Cu。而乙認為，Fe(NO3)3溶液顯酸性，此酸性條件下，NO3-也能氧化Cu。

（1）甲為證明自己的觀點，設計如下實驗：

步驟	操作	現象
Ⅰ	取藍綠色溶液，向其中加入K3[Fe(CN)6]溶液	……

①請用離子方程式解釋，Fe(NO3)3溶液顯酸性的原因__________。

②證明甲觀點正確的現象是__________，Fe3+與Cu反應的離子方程式為__________。

（2）乙證明自己的觀點，設計如下實驗：

步驟	操作	現象
Ⅱ	用pH試紙測定1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液的pH值	1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液的pH=1
Ⅲ	將1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液替換為某種溶液（或混合溶液），加入Cu	……

①下列溶液中，可以用于替換上述Fe(NO3)3溶液的是__________（填序號）

a．0.1mol/LHNO3溶液

b．0.1mol/LFeCl3溶液

c．6.0mol/LNaNO3和0.2mol/L鹽酸等體積混合后的溶液

②測定溶液pH值的操作是__________。

③乙查閱資料：NO3-在不同條件下的還原產物較復雜，有時難以觀察到氣體產生。證明乙觀點正確的現象是__________。

（3）研究發現，甲和乙的觀點都正確。丙得出結論：將Cu片放入1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液中，Fe3+和NO3-均氧化的Cu。你是否同意丙的結論，理由是__________。

（4）為進一步研究1.0mol/LFe(NO3)3溶液與Cu的反應，甲與乙查閱資料：

水解反應	平衡常數（K）
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+	7.9×10-4
Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+	3.2×10-10
Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+	3.2×10-7

甲與乙再次將Cu片放入1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液中，并監測實驗過程中溶液pH值的變化。他們發現Cu片逐漸溶解，溶液變為藍綠色，且pH值略有上升。由此可以得出結論：__________。

Answer 1

【答案】 Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+； 產生特征藍色沉淀 2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ c 用潔凈的玻璃棒蘸取1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液，點在pH試紙上，并與標準比色卡比對 （Cu溶解）溶液變為藍色 不同意；甲同學檢驗出了Fe2+，可確定Fe3+一定氧化了Cu；乙同學雖然驗證了此條件下NO3-能氧化Cu，但在硝酸鐵溶液氧化Cu時，由于沒有檢驗NO3-的還原產物，因此不能確定NO3-是否氧化了Cu Fe(NO3)3溶液中的Fe3+氧化了Cu

【解析】(1)①Fe3+的水解，使Fe(NO3)3溶液顯酸性，發生水解反應的離子方程式為Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+；

②取藍綠色溶液，向其中加入K3[Fe(CN)6]溶液，產生特征藍色沉淀，說明溶液里有Fe2+，即Cu還原Fe3+生成Fe2+，發生反應的離子方程式為2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+；

(2)①乙同學觀點是在酸性條件下Cu與NO3-反應，實驗中c(NO3-)=3mol/L，則可用6.0molL-1NaNO3和0.2molL-1鹽酸等體積混合的溶液代替，而0.1mol/LHNO3溶液中NO3-濃度不夠，0.1mol/LFeCl3溶液中無NO3-，故答案為c；

②用pH試紙測定溶液pH值的操作是用潔凈的玻璃棒蘸取1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液，點在pH試紙上，并與標準比色卡比對；

③依據乙的觀念應該會觀察到Cu溶解，溶液變為藍色；

(3)甲同學檢驗出了Fe2+，可確定Fe3+一定氧化了Cu；乙同學雖然驗證了此條件下NO3-能氧化Cu，但在硝酸鐵溶液氧化Cu時，由于沒有檢驗NO3-的還原產物，不能確定NO3-是否氧化了Cu，故不同意丙的結論；

(4)由圖表可知Fe3+的水解能力明顯強于Fe2+和Cu2+，Cu片放入1.0mol/L的Fe(NO3)3溶液中，Cu片逐漸溶解，溶液變為藍綠色，且pH值略有上升，說明Fe3+氧化Cu，變為Cu2+和Fe2+，水解能力下降，導致實驗過程中溶液pH略有上升，即 Fe(NO3)3溶液中的Fe3+氧化了Cu，而不是NO3-在酸性條件下氧化了Cu。