【題目】硝酸是氧化性酸,其本質(zhì)是NO3有氧化性,某課外實驗小組進(jìn)行了下列有關(guān)NO3氧化性的探究(實驗均在通風(fēng)櫥中完成)。

實驗裝置

編號

溶液X

實驗現(xiàn)象

實驗Ⅰ

6 mol·L-1稀硝酸

電流計指針向右偏轉(zhuǎn),銅片表面產(chǎn)生無色氣體,在液面上方變?yōu)榧t棕色。

實驗Ⅱ

15 mol·L-1濃硝酸

電流計指針先向右偏轉(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)實驗Ⅰ中,鋁片作_____(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_________。

(2)實驗Ⅱ中電流計指針先偏向右邊后偏向左邊的原因是____________________

查閱資料:活潑金屬與1 mol·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)用上圖裝置進(jìn)行實驗Ⅲ:溶液X為1 mol·L-1稀硝酸溶液,觀察到電流計指針向 右偏轉(zhuǎn)。

①反應(yīng)后的溶液中含NH4+。實驗室檢驗NH4+的方法是______________________________

②生成NH4+的電極反應(yīng)式是_____________________________________________。

(4)進(jìn)一步探究堿性條件下NO3的氧化性,進(jìn)行實驗Ⅳ:

①觀察到A中有NH3生成,B中無明顯現(xiàn)象。A、B產(chǎn)生不同現(xiàn)象的解釋是_______________。

②A中生成NH3的離子方程式是_______________________________。

(5)將鋁粉加入到NaNO3溶液中無明顯現(xiàn)象,結(jié)合實驗Ⅲ和Ⅳ說明理由_________________

【答案】負(fù)2NO+O2=2NO2Al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)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體,則溶液中含NH4+NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2OAl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溶液反應(yīng)8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-因為鋁與中性的硝酸鈉溶液無生成H2的過程,NO3無法被還原

【解析】

(1)根據(jù)實驗現(xiàn)象可知,實驗1電流計指針向右偏轉(zhuǎn),銅片表面產(chǎn)生無色氣體,在液面上方變?yōu)榧t棕色,說明在原電池中鋁作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),銅做正極,硝酸根離子被還原成一氧化氮,在空氣中被氧化成二氧化氮;(2)實驗2中電流計指針先向右偏轉(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,說明開始鋁是負(fù)極,同實驗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,硝酸根離子在鋁電極被還原成二氧化氮,據(jù)此答題;(3)溶液X為1molL-1稀硝酸溶液,反應(yīng)后的溶液中含NH4+,說明硝酸根離子被還原成了銨根離子,原電池中鋁做負(fù)極,銅做正極,硝酸根離子在正極還原成銨根離子;(4)Al與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2的過程中可將NO3-還原為NH3,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。

(1)根據(jù)實驗現(xiàn)象可知,實驗1電流計指針向右偏轉(zhuǎn),銅片表面產(chǎn)生無色氣體,在液面上方變?yōu)榧t棕色,說明在原電池中鋁作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),銅做正極,硝酸根離子被還原成一氧化氮,在空氣中被氧化成二氧化氮,反應(yīng)方程式為2NO+O2=2NO2(2)實驗2中電流計指針先向右偏轉(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,說明開始鋁是負(fù)極,同實驗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,硝酸根離子在鋁電極被還原成二氧化氮;(3)溶液X為1molL-1稀硝酸溶液,反應(yīng)后的溶液中含NH4+,說明硝酸根離子被還原成了銨根離子,原電池中鋁做負(fù)極,銅做正極,硝酸根離子在正極還原成銨根離子,①實驗室檢驗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)駶櫟募t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)①Al與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2的過程中可將NO3-還原為NH3;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);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-;(5)鋁與中性的硝酸鈉溶液無生成H2的過程,也就不與硝酸鈉反應(yīng),所以無明顯現(xiàn)象

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2)生成的 NO NO2 的物質(zhì)的量之比為______。

3)寫出該反應(yīng)的離子方程式:______。

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B. 由X、Y和氫三種元素形成的化合物中只能有共價鍵

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共價鍵

H-H

N≡N

N-H

鍵能(kJ/mol

436

945

391

1)根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷工業(yè)合成氨的反應(yīng)、N2(g)+3H2(g)2NH3(g)____(填吸熱放熱)反應(yīng)。

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3)實際生產(chǎn)中,放出或吸收的熱量為Q2,下列選項正確的是____(填選項代號)。

AQ1>Q2 BQ1<Q2 CQ1=Q2

你作出此選擇的原因是________。

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