Question

14．硝酸与金属反应时，浓度不同生成的还原产物也可能不同．某兴趣小组进行了如下实验探究．
【查阅资料】
a．镁与硝酸反应生成各气体产物成分及含量随HNO₃浓度变化曲线如图1所；
b．NO₂沸点为21℃；NO沸点为-151℃；
c.2NO₂+2OH^-═NO₃^-+NO₂^-+H₂O，NO+NO₂+2OH^-═2NO₂^-+H₂O．
【实验探究】该小组拟选用如图2所示装置探究镁与4mol•L^-1硝酸反应的产物．为了证明该反应中生成氮氧化物，请你选择适当的装置并甲乙连接（部分装置可重复使用）．

（1）①a仪器的名称是分液漏斗．
②该实验反应初始时，装置A中生成的气体中最多的是NO（忽略烧瓶中存在的O₂）．
③装置的连接顺序为A→BCDC．
（2）连接好装置后，向装置D中通入微过量的O₂．
①证明气体产物中有NO生成的实验现象是C中酚酞溶液不褪色，D装置中有红棕色气体出现．
②最后从装置中逸出的气体主要是氮气和氢气．
（3）写出装置C的两个作用：①吸收未被冷却的二氧化氮，②吸收剩余二氧化氮气体，防止污染空气．
（4）实验中硝酸被镁还原的产物除气体外，溶液中还可能有一种还原产物，这种还原产物可能是硝酸铵（填化学式），请设计实验验证你的猜想取少量A中溶液于试管中，加入过量浓氢氧化钠溶液，用湿润的粉红色石蕊试纸放在试管口，微热试管如果红色石蕊试纸变蓝，则可证明铵根离子产生，产物中含硝酸铵．

Answer 1

分析 （1）①根据装置图可知仪器a的名称为分液漏斗；
②图象分析可知，4mol/L硝酸和镁发生氧化还原反应生成的气体中主要是NO、NO₂，其中NO体积分数最大；
③图象分析可知，装置A中镁与4mol•L^-1硝酸反应生成硝酸镁、二氧化氮、一氧化氮和水，NO₂沸点为21℃，通过装置B中冰盐冷却剂，二氧化氮冷却，通入装置D，通入氧气装置D中生成红棕色气体二氧化氮，最后剩余的二氧化氮气体通过氢氧化钠溶液吸收防止污染空气；
（2）①一氧化氮为无色气体，遇到空气中的氧气能被氧化成红棕色的二氧化氮；
②在D装置中一氧化氮被氧化成二氧化氮二氧化氮被氢氧化钠吸收，氢气和氮气不能被吸收；
（3）前一个C装置是吸收未被冷却的二氧化氮，在D装置中一氧化氮被氧化成二氧化氮，二氧化氮被装置C中氢氧化钠溶液吸收；
（4）硝酸被还成氮的氧化物都为气体，如果不是气体根据化合升降规则可知，应为铵盐，可以用氢氧化钠溶液及红色石饭蕊试纸检验．

解答 解：（1）①根据装置图可知仪器a的名称为分液漏斗，
故答案为：分液漏斗；
②图象分析可知在硝酸浓度4mol/L，该实验反应初始时，装置A中生成的气体中最多的是NO，
故答案为：NO；
③图象分析可知，装置A中镁与4mol•L^-1硝酸反应生成硝酸镁、二氧化氮、一氧化氮和水，NO₂沸点为21℃，通过装置B中冰盐冷却剂，二氧化氮冷却，通入装置D，通入氧气装置D中生成红棕色气体二氧化氮，最后剩余的二氧化氮气体通过氢氧化钠溶液吸收防止污染空气，装置的连接顺序为ABCDC，
故答案为：BCDC；
（2）①一氧化氮为无色气体，遇到空气中的氧气能被氧化成红棕色的二氧化氮，所以看到C中酚酞溶液不褪色，D装置中有红棕色气体出现，则证明体产物中有NO生成，
故答案为：C中酚酞溶液不褪色，D装置中有红棕色气体出现；
②在D装置中一氧化氮被氧化成二氧化氮，二氧化氮被氢氧化钠吸收，氢气和氮气不能被吸收，所以从后一个C装置中逸出的气体主要是氮气和氢气，
故答案为：氮气和氢气；
（3）前一个C装置是吸收未被冷却的二氧化氮，防止其对后面一氧化氮的检验产生影响，在D装置中一氧化氮被氧化成二氧化氮，二氧化氮被装置C中氢氧化钠溶液吸收，防止污染空气；
故答案为：吸收未被冷却的二氧化氮；吸收剩余二氧化氮气体，防止污染空气；
（4）硝酸被还成氮的氧化物都为气体，如果不是气体根据化合升降规则可知，应为铵盐，生成的为硝酸铵，可以在所得溶液中加入浓氢氧化钠溶液并微热，用湿润的红色石蕊试纸检验，如果红色石蕊试纸变蓝，则可证明的铵根离子产生，产物中含有硝酸铵，
故答案为：硝酸铵；取少量A中溶液于试管中，加入过量浓氢氧化钠溶液，用湿润的粉红色石蕊试纸放在试管口，微热试管如果红色石蕊试纸变蓝，则可证明铵根离子产生，产物中含硝酸铵．

点评 本题考查反应产物的测定、对实验原理与装置的理解、实验方案设计等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合考查，需要学生具有知识的基础与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．