Question

HNO₃與金屬反應(yīng)情況多種多樣．為探究HNO₃性質(zhì)，某興趣小組作如下探究：
（1）用濃硝酸和水按照不同體積比配成不同濃度的硝酸溶液，各取10mL硝酸溶液分別與銅片反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)記錄如下：

序號(hào)	濃硝酸與水的體積比	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
Ⅰ	1：1	反應(yīng)速率快，溶液很快變成藍(lán)色，銅絲表面有大量氣泡冒出，氣體呈紅棕色
Ⅱ	1：3	反應(yīng)速率較快，溶液變成藍(lán)色，銅絲表面有大量氣泡冒出，氣體無(wú)色
Ⅲ	1：5	反應(yīng)速率慢，微熱后速率加快，溶液變成藍(lán)色，銅絲表面有氣泡冒出，氣體無(wú)色

制備N(xiāo)O氣體最適宜的是實(shí)驗(yàn)Ⅱ，理由是

 

．為防止有毒氣體逸散造成空氣污染，該小組同學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，如圖1所示（夾持儀器略去）．安裝好裝置后，檢查裝置氣密性操作

 

．
（2）鹽酸對(duì)HNO₃氧化性有影響．濃硝酸與濃鹽酸按1：3體積比混合所得混合液稱(chēng)王水，具有強(qiáng)氧化性．金溶于王水產(chǎn)生遇空氣變色的氣體，金轉(zhuǎn)化為易溶性強(qiáng)酸H[AuCl₄]．請(qǐng)寫(xiě)出其離子方程式：

 

．
（3）與金屬反應(yīng)的過(guò)程中，HNO₃能被還原成多種含氮產(chǎn)物，如：NO₂、HNO₂、NO、N₂O、

 

、NH₂OH、

 

．
（4）HNO₃是一種強(qiáng)酸，與活潑金屬反應(yīng)時(shí)，HNO₃的還原產(chǎn)物中可能存在H₂，某興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究金屬與稀HNO₃反應(yīng)制取H₂的影響因素，其結(jié)果如圖2所示．該實(shí)驗(yàn)中，金屬與稀HNO₃反應(yīng)產(chǎn)生H₂的影響因素：

 

、

 

．該興趣小組設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)，探究金屬與HNO₃反應(yīng)產(chǎn)生H₂的影響因素可供選擇的試劑：Fe粉、Mg粉，HNO₃（0.1mol?L^-1、2.0mol?L^-1）

影響因素	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
金屬種類(lèi)	兩只燒瓶中各放入5g顆粒大小大致相同的Fe粉、Mg粉，分別加入    mol?L-1 HNO3溶液50mL，反應(yīng)結(jié)束后，用氣體分析儀測(cè)定氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)	在該濃度的稀HNO3中，Mg能反應(yīng)，   不反應(yīng)，
HNO3濃度	兩只燒瓶中各放入5g顆粒大小大致相同的Mg粉，分別加入   ，反應(yīng)結(jié)束后，用氣體分析儀測(cè)定氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)	硝酸濃度   ，產(chǎn)生氫氣越多．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),硝酸的化學(xué)性質(zhì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）制備N(xiāo)O氣體最適宜的方案應(yīng)該是反應(yīng)速率較快，制得的氣體是一氧化氮的方案；根據(jù)大氣壓強(qiáng)原理來(lái)檢驗(yàn)裝置的氣密性；
（2）據(jù)N化合價(jià)下降的規(guī)律得出含氮元素的物質(zhì)；
（3）根據(jù)題中信息，王水與金的反應(yīng)中，反應(yīng)物為金、硝酸根離子、氫離子、氯離子，生成物為AuCl₄^-、NO和水，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；
（4）看圖分析答題；金屬與HNO₃反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度也會(huì)影響金屬與HNO₃反應(yīng)產(chǎn)生H₂，故要降溫，選擇實(shí)驗(yàn)方法．

解答： 解：（1）依據(jù)上表，實(shí)驗(yàn)Ⅱ的產(chǎn)物是NO，且反應(yīng)速率較快（不用加熱），所以制備N(xiāo)O氣體最適宜的是實(shí)驗(yàn)Ⅱ，關(guān)閉旋塞C，從B管上端加入水，若觀(guān)察到A、B間形成液面差，且保持不變，說(shuō)明裝置的氣密性良好，故答案為：產(chǎn)物是NO，反應(yīng)速率較快（不用加熱）；A、B間形成液面差，且保持不變；
（2）據(jù)N化合價(jià)下降的規(guī)律得出，空格的兩個(gè)依次為0價(jià)和-3價(jià)，故物質(zhì)為：N₂、NH₄⁺（或硝酸銨NH₄NO₃），
故答案為：N₂、NH₄⁺（或硝酸銨NH₄NO₃）；
（3）由題中信息可知，金與王水反應(yīng)的離子方程式為：4H⁺+NO₃^-+Au?NO+Au³⁺+2H₂O、Au³⁺+4Cl^-=AuCl₄^-，反應(yīng)的總離子方程式為：Au+4H⁺+NO₃^-+4Cl^-=NO↑+AuCl₄^-+2H₂O，
故答案為：Au+4H⁺+NO₃^-+4Cl^-=NO↑+AuCl₄^-+2H₂O；
（4）看圖中受硝酸濃度和金屬種類(lèi)影響；HNO₃的濃度有兩種：0.1mol?L^-1、2.0mol?L^-1，看圖可知：HNO₃的濃度大于0.50mol?L^-1時(shí)，鐵不反應(yīng)，故選HNO₃的濃度2.0mol?L^-1；兩只燒瓶中各放入5g顆粒大小大致相同的Mg粉，即為金屬相同，當(dāng)然選不同濃度的硝酸來(lái)實(shí)驗(yàn)，看圖得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論為硝酸濃度越稀，產(chǎn)生氫氣越多；金屬與HNO₃反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度也會(huì)影響金屬與HNO₃反應(yīng)產(chǎn)生H₂，故要降溫，選擇冷水浴中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
故答案為：硝酸的濃度、金屬的種類(lèi)；2.0；Fe粉；0.1mol?L^-1HNO₃、2.0mol?L^-1HNO₃；越�。�

點(diǎn)評(píng)：本題考查離子方程式的書(shū)寫(xiě)、看圖分析能力，題目難度中等，注意掌握離子方程式的書(shū)寫(xiě)方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的看圖分析、理解能力．