Question

为证明Fe³⁺具有较强的氧化性，甲同学做了如下实验：将Cu片放入0.5mol/L Fe(NO₃)₃溶液中，观察到Cu片逐渐溶解，溶液由黄色变为蓝绿色，由此甲同学得到Fe³⁺具有较强氧化性的结论。

乙同学提出了不同的看法：“Fe(NO₃)₃溶液具有酸性，在此酸性条件下NO₃^-也能氧化Cu”，并设计实验进行探究。已知：

水解反应	平衡常数（K）
Fe^3++ 3H2O  Fe(OH)3 + 3H^+	7.9 × 10^-4
Fe^2++ 2H2O  Fe(OH)2 + 2H^+	3.2 × 10^-10
Cu^2++ 2H2O  Cu(OH)2 + 2H^+	3.2 × 10^-7

请回答：（1）稀硝酸和Cu反应的化学方程式为                                   。

（2）请利用所提供的试剂，帮助乙同学完成实验方案设计。

试剂：0.5mol/L Fe(NO₃)₃溶液、Cu片、精密pH试纸（0.5～5.0）、硝酸钠溶液、稀盐酸。

方案：                                                   。

（3）丙同学分别实施了甲、乙两位同学的实验方案，并在实验过程中用pH计监测溶液pH的变化，实验记录如下。

实验内容	实验现象
甲同学的实验方案	溶液逐渐变成蓝绿色， pH略有上升
乙同学的实验方案	无明显现象，pH没有明显变化。

①据实验现象写出发生反应的离子方程式：                                 。

②导致实验过程中溶液pH略有上升的可能原因是                           。

③解释乙同学的实验现象                                   。

（4）请你设计更简便可行的实验方案，帮助甲同学达到实验目的：                     。

Answer

（1）3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O （2分）

（2）测定硝酸铁溶液的pH，再用硝酸钠溶液和稀盐酸配制成与硝酸铁溶液PH相同、硝酸根离子浓度相同的溶液，将铜片加入到该溶液中，观察二者是否反应。（3分）

（3）①Cu + 2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+  （2分）

②Fe3+ 变为Cu2+和Fe2+，水解能力下降（2分）

③在此酸性条件下NO3-不能氧化Cu。（2分）

（4）将铜片放入0.5mol/L氯化铁溶液中（2分）

【解析】

试题分析：（1）稀硝酸和Cu反应的化学方程式为3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

（2）乙同学认为Fe(NO3)3溶液具中的NO3-也能氧化Cu，据此设计对照实验，配制pH与Fe(NO3)3溶液相同但只含NO3-不能氧化CuNO3-不含Fe3+的溶液即可，将铜放入该溶液中，观察二者是否反应

（3）①根据丙同学的实验证明甲同学的结论是正确的，发生的离子反应方程式为Cu + 2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+②根据水解反应的平衡常数知Fe3+水解程度最大，溶液的pH略有上升，说明Fe3+变为Cu2+和Fe2+浓度减小，水解能力下降

③乙同学的实验现象说明在Fe(NO3)3溶液的酸性条件下，NO3-不能氧化Cu

（4）甲同学的实验中，NO3-造成干扰，将原溶液中的NO3-换成其他易溶盐的酸根离子即可证明

考点：考查铜与硝酸的反应，铁离子的氧化性，对实验现象的分析能力，设计实验的能力