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银离子和铁离子谁的氧化性更强?

很多地方说银离子氧化性更强,可是为什么Fe(NO3)3溶液能氧化银?2010安徽理综28题答案中有Ag+Fe3+===Ag+Fe2+,解释:电极电位很接近,氧化性与两种离子浓度有关。

[题目]

某研究性学习小组在网上收集到如下信息:Fe(NO3)3溶液可以蚀刻银,制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原因进行了如下探究:

【实验】制备银镜,并与Fe(NO3)3溶液反应,发现银镜溶解。
(1)下列有关制备银镜过程的说法正确的是____________。
  A.边振荡盛有2%的AgNO3溶液的试管,边滴入2%的氨水,至最初的沉淀恰好溶解为止
  B.将几滴银氨溶液滴入2mL 乙醛中
  C.制备银镜时,用酒精灯的外焰给试管底部加热
  D.银氨溶液具有较弱的氧化性
  E.在银氨溶液配制过程中,溶液的pH增大
【提出假设】
  假设1:Fe3+具有氧化性,能氧化Ag。
  假设2:Fe(NO3)3溶液显酸性,在此酸性条件下NO3能氧化Ag。
【设计实验方案,验证假设】
  (2)甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe2+,验证了假设1成立。请写出Fe3+氧化Ag的离子方程式:_______________。
  (3)乙同学设计实验验证假设2,请帮他完成下表内容(提示:NO3在不同条件下的还原产物较复杂,有时难以观察到气体产生)。

     实验步骤(不要求写具体操作过程) 预期现象和结论
     ①                    
     ②                      

        …… 若银镜消失,假设2成立;若银镜不消失,假设2不成立
【思考与交流】
   (4)甲同学验证了假设1成立,若乙同学验证了假设2也成立,则丙同学由此得出结论:Fe(NO3)3溶液中的Fe3+和NO3都能氧化了Ag。你是否同意丙同学的结论,并简述理由:__________________________。
  [解析]本题凸现新课程理念,试题根据Fe3+和酸性条件下NO3的氧化性设置了科学探究问题的方法——提出假设、设计实验方案,验证假设、对实验结果的处理加工(思考与交流),体现了《考试说明》中对“化学实验与探究能力”的要求,充分体现了新课程要求“了解科学探究的基本方法,学习运用以实验和推理为基础的科学探究方法”。其中第(4)题具有一定的思维深度,虽然乙同学验证了与Fe(NO3)3溶液中H浓度相同的HNO3能氧化Ag,但Fe(NO3)3溶液中同时存在Fe3+及其水解产生的HNO3,究竟谁的氧化性更强,是无法推断得到的,因此不能确定NO3是否氧化了Ag,除非检验出NO3的还原产物。


[答案]

(1)A、D、E;

(2)Ag+Fe3+===Ag+Fe2+

(3)实验步骤(不要求写具体操作过程) 预期现象和结论
①测定上述实验用的Fe(NO3)3溶液的pH
②配制相同pH的稀硝酸溶液,将此溶液加入有银镜的试管内
(4)不同意。甲同学检验出了Fe2+,可确定Fe3+一定氧化了Ag;乙同学虽然验证了此条件下NO3能氧化Ag,但在硝酸铁溶液氧化Ag时,由于没有检验NO3的还原产物,因此不能确定NO3是否氧化了Ag。

[(3)、(4)其他合理答案均可]


[商榷]

本题有两处值得商榷:

①Fe(NO3)3溶液中的Fe3+和水解生成的稀硝酸同时氧化了Ag,那么溶液呈棕色。因为生成了显棕色的[Fe(NO)]2+——这就是NO3的检验——在含NO3的溶液中加入FeSO4溶液,振荡,然后沿试管内壁慢慢注入浓硫酸,在两层液体的界面上出现棕色的环。Fe(NO3)3溶液与Ag可能发生的反应:Fe3++Ag==Fe2++Ag;3Ag+4H+NO3==3Ag+NO+2H2O;或Fe2++8H+2NO3==6Fe3++2NO+4H2O;Fe2++NO==Fe(NO)2+


②第(3)题验证假设2的实验设计,第②步“配制相同pH的稀硝酸溶液”,并没有确定溶液中NO3浓度相同,事实上,Fe(NO3)3溶液中的c(NO3)是配得稀硝酸中c(NO3)的数百倍。所以实验步骤应改为:

实验步骤(不要求写具体操作过程) 预期现象和结论
   ①测定上述实验用的Fe(NO3)3溶液的pH
   ②配制相同pH的稀硝酸溶液,并向其中加入一定量的NaNO3,使溶液中NO3浓度与Fe(NO3)3溶液中NO3浓度相同,再将此溶液加入有银镜的试管内。

(责任编辑:化学自习室)
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