某實驗小組探究Cu與Fe(NO3)3溶液的反應。取3g銅粉加入100mL 0.6mol/LFe(NO3)3溶液(用HNO3調(diào)pH=1)中,振蕩、靜置30分鐘,銅粉減少,溶液呈棕綠色,未見有氣泡產(chǎn)生。
已知:CuSCN是難溶于水的白色固體
(1)預測銅粉可能發(fā)生的反應
反應Ⅰ3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O KⅠ=6.3×1062
反應Ⅱ2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ KⅡ=5×1014
(2)探究反應Ⅰ是否發(fā)生
①取3g銅粉加入100mL 1.8mol/L硝酸鈉溶液(用HNO3調(diào)pH=1)1.8mol/L硝酸鈉溶液(用HNO3調(diào)pH=1)溶液中,振蕩、靜置30分鐘,無明顯現(xiàn)象。(所用試劑:硝酸鈉和硝酸溶液)
②用傳感器檢測Cu與Fe(NO3)3溶液反應過程中NO3-濃度的變化,發(fā)現(xiàn)NO3-濃度逐漸減少。有同學認為:催化了銅和稀硝酸的反應,可能的催化過程如下,寫出ⅰ的離子方程式。
?。?NO3-+3Fe2++4H+=3Fe3++NO↑+2H2ONO3-+3Fe2++4H+=3Fe3++NO↑+2H2O
ⅱ.反應Ⅱ
總反應:3Cu+2NO3-+8H+ Fe2+ 3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)探究反應Ⅱ是否發(fā)生
取3g銅粉加入 0.3mol/LFe2(SO4)3溶液(用H2SO4調(diào)pH=1)0.3mol/LFe2(SO4)3溶液(用H2SO4調(diào)pH=1)中,溶液迅速變?yōu)樗{綠色。取上層清液,滴加KSCN溶液,出現(xiàn)白色渾濁且溶液變紅,振蕩后紅色褪去,KSCN溶液過量后濁液呈深紅色。結合離子方程式解釋溶液開始呈現(xiàn)白色渾濁最終濁液呈深紅色的原因 Cu2++Fe2++SCN-=CuSCN↓+Fe3+,當SCN-較少時Fe(SCN)3轉化為CuSCN,過量的SCN-和溶液中的Fe3+反應,濁液最終呈深紅色Cu2++Fe2++SCN-=CuSCN↓+Fe3+,當SCN-較少時Fe(SCN)3轉化為CuSCN,過量的SCN-和溶液中的Fe3+反應,濁液最終呈深紅色。
(4)分析“溶液呈棕綠色,未見有氣泡產(chǎn)生”的原因
小組討論認為,棕綠色可能是因為NO與Cu2+、Fe2+或Fe3+形成配合物,設計實驗證明棕綠色是[Fe(NO)]2+的顏色,實驗操作是 分別向Cu(NO3)2、Fe(NO3)2和Fe(NO3)3溶液中通入NO分別向Cu(NO3)2、Fe(NO3)2和Fe(NO3)3溶液中通入NO。
(5)從化學反應速率和限度角度簡述對Cu與Fe(NO3)3溶液反應的認識 反應I比反應II限度大,反應II比反應I速率快反應I比反應II限度大,反應II比反應I速率快。
F
e
2
+
【考點】性質(zhì)實驗方案的設計;沉淀溶解平衡.
【答案】2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;1.8mol/L硝酸鈉溶液(用HNO3調(diào)pH=1);NO3-+3Fe2++4H+=3Fe3++NO↑+2H2O;0.3mol/LFe2(SO4)3溶液(用H2SO4調(diào)pH=1);Cu2++Fe2++SCN-=CuSCN↓+Fe3+,當SCN-較少時Fe(SCN)3轉化為CuSCN,過量的SCN-和溶液中的Fe3+反應,濁液最終呈深紅色;分別向Cu(NO3)2、Fe(NO3)2和Fe(NO3)3溶液中通入NO;反應I比反應II限度大,反應II比反應I速率快
【解答】
【點評】
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