Question

2．國慶期間，某同學旅游時發現，苗族人的銀飾美麗而富有民族文化，制作銀飾時可以選用Fe（NO₃）₃溶液做蝕刻劑．受此啟發，該同學所在的化學興趣小組選用Fe（NO₃）₃溶液清洗做過銀鏡反應的試管，發現不但銀鏡溶解，而且較少產生刺激性氣體．對此，該化學興趣小組對Fe（NO₃）₃溶液溶解銀的原理進行探究：
【提出假設】假設1：Fe（NO₃）₃溶液顯酸性，在此酸性條件下NO₃^-能氧化Ag；
假設2：Fe³⁺具有氧化性，能氧化Ag．
假設3：Fe³⁺和酸性條件下的NO₃^-都能氧化Ag．
【驗證假設】
（1）甲同學驗證假設1．
①他用淡紫色的Fe（NO₃）₃•9H₂O（摩爾質量為404g/mol） 晶體配制1.5mol/L的Fe（NO₃）₃ 落液100mL．需要稱取60.6g Fe（NO₃）₃•9H₂O晶體，在配制過程中所用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還必需100mL容量瓶、膠頭滴管；
②測得1.5mol/L的Fe（NO₃）₃溶液pH約為2，用離子方程式表示其原因Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺．
③將pH=2的HNO₃溶液加入到鍍有銀鏡的試管中，靜置，觀察到銀鏡緩慢溶解，表面產生少量的無色小氣泡，該氣泡在液面上方遇空氣后變為紅棕色，則溶液中發生反應的離子方程式應是3Ag+NO₃^-+4H⁺═3Ag⁺+NO↑+2H₂O．
④另取將pH=3的HNO₃溶液加入到鍍有銀鏡的試管中，靜置，觀察到銀鏡幾乎不溶解，表面產生極少量的無色小氣泡．
⑤另取1.5mol/L的Fe（NO₃）₃溶液加入到鍍有銀鏡的試管中，靜置，觀察到銀鏡慢慢溶解，且溶液顏色加深變成棕色．查閱資料后得知，Fe²⁺能與NO形成配離子：Fe²⁺+NO═[Fe（NO）]²⁺（棕色）．
（2）乙同學驗證假設2．
分別用溶質的濃度為分為1.5mol/L和0.15mol/L的足量FeCl₃溶液加入到鍍有銀鏡的試管中，放置一段時間，均幾乎看不出銀鏡溶解．乙同學由此得出結論，假設2不成立．
（3）丙同學認為乙同學的結論是錯誤的，他認為乙同學實驗中無明顯現象另有原因，請推測可能的原因可能是Fe³⁺與Ag發生了反應，但生成的Ag⁺與Cl^-形成沉淀阻止了反應繼續進行，也可能是FeCl₃溶液濃度太小而不能溶解銀．
【思考與交流】根據以上信息綜合分析，濃、稀Fe（NO₃）₃溶液溶解銀鏡時，發生的反應可能有什么不同？Fe（NO₃）₃濃溶液中，Fe³⁺、NO₃^-都氧化了Ag，Fe（NO₃）₃稀溶液中可能只有NO₃^-氧化了Ag．

Answer 1

分析 【提出假設】Fe（NO₃）₃溶液顯酸性，在此酸性條件下NO₃^-能氧化Ag、Fe³⁺具有氧化性，能氧化Ag，還可能Fe³⁺和酸性條件下的NO₃^-都能氧化Ag；
（1）①依據配制溶液1.5mol/L的Fe（N0₃）₃ 落液100mL可以計算得到硝酸鐵物質的量為0.15mol，所以需要晶體質量=0.15mol×404g/mol=60.6g；配制溶液的過程和步驟分析回答需要的儀器；
②硝酸鐵溶液顯酸性的原因是鐵離子水解；
③銀和稀硝酸反應生成硝酸銀、一氧化氮和水，一氧化氮遇空氣中的氧氣反應生成紅棕色氣體二氧化氮；
（3）假設2中，鐵離子的氧化性和鐵離子的濃度大小有關，且生成的銀離子在溶液中生成氯化銀沉淀阻止反應進行，可能是濃度小或阻止反應進行，需要驗證亞鐵離子的存在證明鐵離子是否發生還原反應；
[思考與交流]依據題干信息分析現象，濃溶液中的鐵離子和硝酸根離子具有氧化性能夠使銀溶解，稀溶液中是硝酸根離子的氧化性．

解答 解：【提出假設】假設1：Fe（NO₃）₃溶液顯酸性，在此酸性條件下NO₃^-能氧化Ag；假設2：Fe³⁺具有氧化性，能氧化Ag；也可能鐵離子、酸性條件下的硝酸根離子都能夠氧化銀，則假設3應該為：Fe³⁺和酸性條件下的NO₃^-都能氧化Ag，
故答案為：Fe³⁺和酸性條件下的NO₃^-都能氧化Ag；
[驗證假設]（1）①用淡紫色的Fe（N0₃）₃•9H₂0晶體（分析純，M_r=404）配制1.5mol/L的Fe（N0₃）₃ 溶液100mL，依據硝酸鐵溶質物質的量為0.15mol，所以需要晶體質量=0.15mol×404g/mol=60.6g；配制溶液的過程和步驟分析可知需要的儀器除燒杯、玻璃棒外還必需100ml的容量瓶，膠頭滴管，
故答案為：60.6；100 mL容量瓶、膠頭滴管；
②測得1.5mol/L的Fe（NO₃）₃溶液pH約為2說明溶液呈酸性，是鐵離子水解的原因，反應的離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；
③將pH=1的HN0₃溶液加入到鍍有銀鏡的試管中，振蕩，觀察到銀鏡慢慢溶解，產生無色氣體并在液面上方變為紅棕色，溶液中發生反應的離子方程式應是：3Ag+NO₃^-+4H⁺═3Ag⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Ag+NO₃^-+4H⁺═3Ag⁺+NO↑+2H₂O；
（3）假設2中，鐵離子的氧化性和鐵離子的濃度大小有關，且生成的銀離子在溶液中生成氯化銀沉淀阻止反應進行，可能是濃度小或阻止反應進行，需要驗證亞鐵離子的存在證明鐵離子是否發生還原反應；沒有檢驗是否生成了Fe²⁺，可能是Fe³⁺與Ag發生了反應，但生成的Ag⁺與Cl^-形成沉淀阻止了反應繼續進行，也可能是FeCl₃溶液濃度太小而不能溶解銀，所以不同意乙的結論；
故答案為：可能是Fe³⁺與Ag發生了反應，但生成的Ag⁺與Cl^-形成沉淀阻止了反應繼續進行，也可能是FeCl₃溶液濃度太小而不能溶解銀；
[思考與交流]根據以上信息綜合分析可知，濃、稀Fe（NO₃）₃溶液溶解銀鏡時的原理情況為：Fe（NO₃）₃濃溶液中，Fe³⁺、NO₃^-都氧化了Ag，而Fe（NO₃）₃稀溶液中，可能只有NO₃^-氧化了Ag，
故答案為：Fe（NO₃）₃濃溶液中，Fe³⁺、NO₃^-都氧化了Ag，Fe（NO₃）₃稀溶液中可能只有NO₃^-氧化了Ag．

點評 本題考查了物質性質的實驗設計、化學實驗基本操作方法及其綜合應用，題目難度中等，正確分析題干信息明確實驗原理為解答關鍵，注意掌握常見物質性質及化學實驗基本操作方法，能夠正確書寫常見反應的離子方程式．