Question

19．某化學探究小組擬用銅片制取Cu（NO₃）₂，并探究其化學性質．
Ⅰ、他們先把銅粉放在空氣中灼燒，再與稀硝酸反應制取硝酸銅．
（1）如果直接用銅屑與稀硝酸反應來制取硝酸銅：
1銅屑與稀硝酸反應的化學反應方程式為3Cu+8HNO₃═3Cu（NO₃）₃+NO↑+4H₂O；
②可能導致的兩個不利因素是成等物質的量的硝酸銅，消耗硝酸原料多、且產生污染物氮氧化物．
（2）實驗中，欲從反應后的溶液中得到硝酸銅晶體，實驗操作步驟按順序是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、晾干．
Ⅱ、為了探究Cu（NO₃）₂在酸性條件下跟鐵單質的反應．他們取一支試管，加入Cu（NO₃）₂溶液，滴入適量稀硫酸酸化，再加入一定量鐵粉，實驗后沒有固體殘留物質．
（3）該探究小組對反應后溶液中鐵元素的價態進行探究，他們設計了實驗方案，并進行實驗．請按下表格式補充寫出實驗操作步驟、預期現象與結論．

實驗操作步驟	預期現象與結論
步驟1：觀察樣品	溶液呈藍綠色，①不能（填“能”或“不能”）確定產物中鐵元素的價態
步驟2：取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液	②若KMnO4溶液的紫紅色褪去或變淺，則說明產物中含+2價鐵元素，若KMnO4溶液不褪色或不變淺，則說明產物中不含+2價鐵元素
步驟3：③另取少量溶液，滴加KSCN溶	③若溶液變為紅色，說明產物中含+3價鐵元素；若溶液顏色無明顯變化，則說明產物中不含+3價的鐵元素

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）①銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水；
②比較方案的優劣，一般從三個方面考慮：一是原料是否簡單易得，二是操作是否簡單，三是否環保；寫出反應的化學方程式，然后根據反應原理進行判斷兩個方案的特點；
（2）硝酸銅溶液中，銅離子存在水解平衡，所以不能直接加熱蒸發獲得硫酸銅晶體，一般采取蒸發濃縮、冷卻結晶的方法；
Ⅱ、（3）步驟1：Fe²⁺的溶液為淺綠色，Fe³⁺溶液為棕黃色，而該溶液呈藍綠色，據此進行判斷；
步驟2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能夠氧化Fe²⁺，因此若KMnO₄溶液的紫紅色褪去或變淺說明產物中含+2價的鐵元素，否則不含；
步驟3：Fe³⁺溶液遇KSCN溶液會呈現血紅色，據此判斷．

解答 解：Ⅰ、（1）①銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，反應方程式為3Cu+8HNO₃═3Cu （NO₃）₃+NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8HNO₃═3Cu （NO₃）₃+NO↑+4H₂O；
②生成等物質的量的硝酸銅，假如為1mol，先把銅粉放在空氣中灼燒，在與稀HNO₃反應制取硝酸銅中消耗2mol硝酸，而3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，中消耗$\frac{8}{3}$mol硝酸，顯然消耗的硝酸原料多，并且產生污染氣體NO，
故答案為：成等物質的量的硝酸銅，消耗硝酸原料多；且產生污染物氮氧化物；
（2）由于銅離子在溶液中存在水解平衡，所以從硝酸銅溶液中獲得硝酸銅晶體，不能直接蒸發結晶，需要通過蒸發濃縮、冷卻結晶，然后過濾的操作方法完成，
故答案為：蒸發濃縮；冷卻結晶；
Ⅱ、（3）步驟1：Fe²⁺在溶液中為淺綠色，Fe³⁺在溶液中為棕黃色，而該溶液呈藍綠色，因此不能確定產物中鐵元素的價態；
步驟2：酸性KMnO₄溶液具有氧化性，能夠氧化亞鐵離子，若KMnO₄溶液的紫紅色褪去或變淺說明產物中含+2價的鐵元素；
步驟3：Fe³⁺溶液遇KSCN溶液會呈現血紅色，所以若溶液變為紅色，說明產物中含+3價鐵元素；若溶液顏色無明顯變化，則說明產物中不含+3價的鐵元素，
故答案為：不能；若KMnO₄溶液的紫紅色褪去或變淺，則說明產物中含+2價鐵元素，若KMnO₄溶液不褪色或不變淺，則說明產物中不含+2價鐵元素；若溶液變為紅色，說明產物中含+3價鐵元素；若溶液顏色無明顯變化，則說明產物中不含+3價的鐵元素．

點評 本題考查物質的制備，為高考常見題型和高頻考點，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，注意把握題給信息，結合物質的性質設計實驗步驟，題目難度不大．