Question

7．硝酸是氧化性酸，其本質(zhì)是NO₃^-有氧化性，某課外實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了下列有關(guān)NO₃^-氧化性的探究（實(shí)驗(yàn)均在通風(fēng)櫥中完成）．

實(shí)驗(yàn)裝置	編號(hào)	溶液X	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
	實(shí)驗(yàn)Ⅰ	6mol•L-1稀硝酸	電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，銅片表面產(chǎn)生無(wú)色氣體，在液面上方變?yōu)榧t棕色．
	實(shí)驗(yàn)Ⅱ	15mol•L-1濃硝酸	電流計(jì)指針先向右偏轉(zhuǎn)，很快又偏向左邊，鋁片和銅片表面產(chǎn)生紅棕色氣體，溶液變?yōu)榫G色．

（1）實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，鋁片作負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極．液面上方產(chǎn)生紅棕色氣體的化學(xué)方程式是2NO+O₂=2NO₂．
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ中電流計(jì)指針先偏向右邊后偏向左邊的原因是Al開始作電池的負(fù)極，Al在濃硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作負(fù)極．
查閱資料：活潑金屬與1mol•L^-1稀硝酸反應(yīng)有H₂和NH₄⁺生成，NH₄⁺生成的原理是產(chǎn)生H₂的過程中NO₃^-被還原．
（3）用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅲ：溶液X為1mol•L^-1稀硝酸溶液，觀察到電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)．
①反應(yīng)后的溶液中含NH₄⁺．實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)NH₄⁺的方法是取少量待檢溶液于試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，若產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，則溶液中含NH₄⁺．
②生成NH₄⁺的電極反應(yīng)式是NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O．
（4）進(jìn)一步探究堿性條件下NO₃^-的氧化性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅳ：
①觀察到A中有NH₃生成，B中無(wú)明顯現(xiàn)象．A、B產(chǎn)生不同現(xiàn)象的解釋是Al與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H₂的過程中可將NO₃^-還原為NH₃，而Mg不能與NaOH．
②A中生成NH₃的離子方程式是8Al+3NO₃^-+5OH^-+2H₂O=3NH₃↑+8AlO₂^-．
（5）將鋁粉加入到NaNO₃溶液中無(wú)明顯現(xiàn)象，結(jié)合實(shí)驗(yàn)Ⅲ和Ⅳ說(shuō)明理由因?yàn)殇X與中性的硝酸鈉溶液無(wú)生成H₂的過程，NO₃^-無(wú)法被還原．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，實(shí)驗(yàn)1電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，銅片表面產(chǎn)生無(wú)色氣體，在液面上方變?yōu)榧t棕色，說(shuō)明在原電池中鋁作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅做正極，硝酸被還原成一氧化氮，在空氣中被氧化成二氧化氮；
（2）實(shí)驗(yàn)2中電流計(jì)指針先向右偏轉(zhuǎn)，很快又偏向左邊，鋁片和銅片表面產(chǎn)生紅棕色氣體，溶液變?yōu)榫G色，說(shuō)明開始鋁是負(fù)極，同實(shí)驗(yàn)1，銅表面有二氧化氮產(chǎn)生，很快鋁被濃硝酸鈍化，銅做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成硝酸銅，溶液呈綠色，硝被還原成二氧化氮，在鋁電極產(chǎn)生，據(jù)此答題；
（3）溶液X為1mol•L^-1稀硝酸溶液，反應(yīng)后的溶液中含NH₄⁺，說(shuō)明硝酸被還原成了銨根離子，原電池中鋁做負(fù)極，銅做正極，硝酸在正極還原成銨根離子；
（4）堿性條件下鋁能與堿反應(yīng)生成氫氣，氫氣有還原性，可以將硝酸根還原生成氨氣，根據(jù)電荷守恒和元素守恒可寫出離子方程式，而鎂與堿沒有反應(yīng)；
（5）鋁粉在中性溶液中不產(chǎn)生氫氣，也就不與硝酸鈉反應(yīng)，據(jù)此分析；

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，實(shí)驗(yàn)1電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，銅片表面產(chǎn)生無(wú)色氣體，在液面上方變?yōu)榧t棕色，說(shuō)明在原電池中鋁作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅做正極，硝酸被還原成一氧化氮，在空氣中被氧化成二氧化氮，反應(yīng)方程式為2NO+O₂=2NO₂，
故答案為：負(fù)；2NO+O₂=2NO₂；
（2）實(shí)驗(yàn)2中電流計(jì)指針先向右偏轉(zhuǎn)，很快又偏向左邊，鋁片和銅片表面產(chǎn)生紅棕色氣體，溶液變?yōu)榫G色，說(shuō)明開始鋁是負(fù)極，同實(shí)驗(yàn)1，銅表面有二氧化氮產(chǎn)生，很快鋁被濃硝酸鈍化，銅做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成硝酸銅，溶液呈綠色，硝被還原成二氧化氮，在鋁電極產(chǎn)生，
故答案為：Al開始作電池的負(fù)極，Al在濃硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作負(fù)極；
（3）溶液X為1mol•L^-1稀硝酸溶液，反應(yīng)后的溶液中含NH₄⁺，說(shuō)明硝酸被還原成了銨根離子，原電池中鋁做負(fù)極，銅做正極，硝酸在正極還原成銨根離子，
①實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)NH₄⁺的方法是 取少量待檢溶液于試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，若產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，則溶液中含NH₄⁺，
故答案為：取少量待檢溶液于試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，若產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，則溶液中含NH₄⁺；
②生成NH₄⁺的電極反應(yīng)式是NO₃^-+8e^-+10 H⁺=NH₄⁺+3H₂O，
故答案為：NO₃^-+8e^-+10 H⁺=NH₄⁺+3H₂O；
（4）①堿性條件下鋁能與堿反應(yīng)生成氫氣，氫氣有還原性，可以將硝酸根還原生成氨氣，根據(jù)電荷守恒和元素守恒可寫出離子方程式，而鎂與堿沒有反應(yīng)，
故答案為：Al與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H₂的過程中可將NO₃^-還原為NH₃，而Mg不能與NaOH；
②堿性條件下鋁將硝酸根還原生成氨氣，反應(yīng)的離子方程式為8Al+3NO₃^-+5OH^-+2H₂O=3NH₃↑+8AlO₂^-，
故答案為：8Al+3NO₃^-+5OH^-+2H₂O=3NH₃↑+8AlO₂^-；
（5）鋁粉在中性溶液中不產(chǎn)生氫氣，也就不與硝酸鈉反應(yīng)，所以無(wú)明顯 現(xiàn)象，
故答案為：因?yàn)殇X與中性的硝酸鈉溶液無(wú)生成H₂的過程，NO₃^-無(wú)法被還原．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池工作原理，題目難度中等，明確不同濃度的硝酸與鋁的反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵，明確原電池的正負(fù)極與電解質(zhì)溶液、鋁的性質(zhì)、另一電極材料的活動(dòng)性強(qiáng)弱有關(guān)．