Question

【題目】某無色溶液中可能含有H+、OH-、Na+、K+、NO，加入鋁粉后，只產生H2，為探究該溶液中存在的離子，某學習小組進行了如下實驗。

（1）甲同學分析“若H+大量存在，則NO就不能大量存在”，設計實驗證實如下：

裝置	現象
	Ⅰ.實驗初始，未見明顯現象 Ⅱ.過一會兒，出現氣泡，液面上方出現淺棕色氣體 Ⅲ.試管變熱，溶液沸騰

①現象Ⅲ產生的原因___。

②根據現象Ⅱ，推測溶液中產生了NO，為進一步確認，進行如下實驗：

實驗	內容	現象
實驗1	將濕潤KI—淀粉試紙置于空氣中	試紙未變藍
實驗2	用濕潤KI—淀粉試紙檢驗淺棕色氣體	試紙變藍

實驗1、2說明反應生成了NO。

請用化學方程式解釋氣體變為淺棕色的原因___。

（2）乙同學分析“若OH-大量存在，NO也可能不大量存在”，重新設計實驗證實如下：

裝置	現象
	Ⅰ.實驗初始，未見明顯現象 Ⅱ.過一會兒，出現氣泡，有刺激性氣味

為確認："刺激性氣味”氣體，進行如下實驗：用濕潤KI—淀粉試紙檢驗，未變藍；用濕潤紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍。

產生該刺激性氣味氣體的離子方程式是___。

（3）甲、乙兩位同學設計的實驗初始時均未見明顯現象的原因是___。

（4）根據以上實驗分析，該溶液中一定大量存在的離子是___。

Answer 1

【答案】該反應是放熱反應 2NO+O2=2NO2 8Al+3NO+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO 鋁表面有一層氧化鋁薄膜，氧化鋁既能和強酸反應又能和強堿反應 OH-

【解析】

硝酸具有強氧化性，與鋁反應不能生成氫氣，向題給無色溶液中加入鋁粉后，只產生H2，說明溶液中一定不含有氫離子，一定含有氫氧根，含有鈉離子和鉀離子中的一種或兩種，可能含有硝酸根。

(1)向鋁粉中加入鹽酸和硝酸鈉溶液，實驗初始，未見明顯現象說明鋁粉表面的氧化鋁先與鹽酸反應，由過一會兒，出現氣泡，液面上方出現淺棕色氣體說明鋁粉與硝酸反應生成氮的氧化物，由試管變熱，溶液沸騰可知，鋁與硝酸的反應為放熱反應；

①由試管變熱，溶液沸騰可知，鋁與硝酸的反應為放熱反應，故答案為：該反應是放熱反應；

②實驗1將濕潤KI－淀粉試紙置于空氣中未變藍，說明KI在空氣中不能被氧化，實驗2用濕潤KI－淀粉試紙檢驗淺棕色氣體試紙變藍，說明KI被氧化生成碘單質，淺棕色氣體中一定含有二氧化氮，二氧化氮與水反應生成硝酸，硝酸將碘離子氧化生成單質碘，則淺棕色氣體為一氧化氮和二氧化氮的混合氣體，氣體變為淺棕色的原因是一氧化氮被空氣中的氧氣氧化生成二氧化氮，反應的化學方程式為2NO+O2=2NO2，故答案為：2NO+O2=2NO2；

(2)向鋁粉中加入氫氧化鈉溶液，實驗初始，未見明顯現象說明鋁粉表面的氧化鋁先與氫氧化鈉溶液反應，過一會兒，出現氣泡，有刺激性氣味，由用濕潤KI—淀粉試紙檢驗，未變藍可知刺激性氣味氣體不是氮的氧化物，由用濕潤紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍可知刺激性氣味氣體為氨氣，由上述分析可知，堿性條件下Al與NO3—發生氧化還原反應生成氨氣，反應的離子方程式為8Al＋3NO3—＋5OH－＋2H2O=3NH3↑＋8AlO2—，故答案為：8Al＋3NO3—＋5OH－＋2H2O=3NH3↑＋8AlO2—；

(3)由以上分析可知甲、乙兩位同學設計的實驗初始時均未見明顯現象的原因是鋁表面有一層氧化鋁薄膜，氧化鋁是兩性氧化物，既能和強酸反應又能和強堿反應，先與鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，故答案為：鋁表面有一層氧化鋁薄膜，氧化鋁既能和強酸反應又能和強堿反應；

(4)根據以上實驗分析，如果溶液中有H＋，OH－和NO3－均不能大量存在，溶液中沒有陰離子，是不符合客觀規律的；若溶液中存在大量的OH－，根據分析，NO3－不能大量存在，則該溶液中一定大量存在的離子是OH－，鈉離子和鉀離子中的一種或兩種，可能含有硝酸根，故答案為：OH－。