Question

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

實驗裝置	編號	溶液X	實驗現象
	實驗Ⅰ	6 mol·L-1稀硝酸	電流計指針向右偏轉，銅片表面產生無色氣體，在液面上方變為紅棕色。
	實驗Ⅱ	15 mol·L-1濃硝酸	電流計指針先向右偏轉，很快又偏向左邊，鋁片和銅片表面產生紅棕色氣體，溶液變為綠色。

（1）實驗Ⅰ中，鋁片作_____（填“正”或“負”）極。液面上方產生紅棕色氣體的化學方程式是_________。

（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稀硝酸反應有H2和NH4+生成，NH4+生成的原理是產生H2的過程中NO3－被還原。

（3）用上圖裝置進行實驗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。

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

②生成NH4+的電極反應式是_____________________________________________。

（4）進一步探究堿性條件下NO3－的氧化性，進行實驗Ⅳ：

①觀察到A中有NH3生成，B中無明顯現象。A、B產生不同現象的解釋是_______________。

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

（5）將鋁粉加入到NaNO3溶液中無明顯現象，結合實驗Ⅲ和Ⅳ說明理由_________________。

Answer 1

【答案】負2NO+O2=2NO2Al開始作電池的負極，Al在濃硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作負極取少量待檢溶液于試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，若產生使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，則溶液中含NH4+NO3-＋8e-＋10H+＝NH4+＋3H2OAl與NaOH溶液反應產生H2的過程中可將NO3-還原為NH3，而Mg不能與NaOH溶液反應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）根據實驗現象可知，實驗1電流計指針向右偏轉，銅片表面產生無色氣體，在液面上方變為紅棕色，說明在原電池中鋁作負極，發生氧化反應，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，很快又偏向左邊，鋁片和銅片表面產生紅棕色氣體，溶液變為綠色，說明開始鋁是負極，同實驗1，銅表面有二氧化氮產生，很快鋁被濃硝酸鈍化，銅做負極，發生氧化反應，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，據此答題；（3）溶液X為1molL-1稀硝酸溶液，反應后的溶液中含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溶液反應產生H2的過程中可將NO3-還原為NH3，根據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；
（5）鋁粉在中性溶液中不產生氫氣，也就不與硝酸鈉反應，據此分析。

（1）根據實驗現象可知，實驗1電流計指針向右偏轉，銅片表面產生無色氣體，在液面上方變為紅棕色，說明在原電池中鋁作負極，發生氧化反應，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，反應方程式為2NO+O2=2NO2；（2）實驗2中電流計指針先向右偏轉，很快又偏向左邊，鋁片和銅片表面產生紅棕色氣體，溶液變為綠色，說明開始鋁是負極，同實驗1，銅表面有二氧化氮產生，很快鋁被濃硝酸鈍化，銅做負極，發生氧化反應，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，若產生使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，則溶液中含NH4+；②生成NH4+的電極反應式是NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O；（4）①Al與NaOH溶液反應產生H2的過程中可將NO3-還原為NH3；根據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；②堿性條件下鋁將硝酸根還原生成氨氣，反應的離子方程式為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，所以無明顯現象。