题目内容

7．硝酸是氧化性酸，其本质是NO3-有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关NO3-氧化性的探究（实验均在通风橱中完成）．
实验装置编号溶液X实验现象

实验Ⅰ6mol•L-1稀硝酸电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色．
实验Ⅱ15mol•L-1浓硝酸电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色．
（1）实验Ⅰ中，铝片作负（填“正”或“负”）极．液面上方产生红棕色气体的化学方程式是2NO+O2=2NO2．
（2）实验Ⅱ中电流计指针先偏向右边后偏向左边的原因是Al开始作电池的负极，Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作负极．
查阅资料：活泼金属与1mol•L-1稀硝酸反应有H2和NH4+生成，NH4+生成的原理是产生H2的过程中NO3-被还原．
（3）用如图装置进行实验Ⅲ：溶液X为1mol•L-1稀硝酸溶液，观察到电流计指针向右偏转．
①反应后的溶液中含NH4+．实验室检验NH4+的方法是取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH4+．
②生成NH4+的电极反应式是NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O．
（4）进一步探究碱性条件下NO3-的氧化性，进行实验Ⅳ：
①观察到A中有NH3生成，B中无明显现象．A、B产生不同现象的解释是Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3，而Mg不能与NaOH．
②A中生成NH3的离子方程式是8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-．
（5）将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象，结合实验Ⅲ和Ⅳ说明理由因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程，NO3-无法被还原．

分析 （1）根据实验现象可知，实验1电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色，说明在原电池中铝作负极，发生氧化反应，铜做正极，硝酸被还原成一氧化氮，在空气中被氧化成二氧化氮；
（2）实验2中电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色，说明开始铝是负极，同实验1，铜表面有二氧化氮产生，很快铝被浓硝酸钝化，铜做负极，发生氧化反应，生成硝酸铜，溶液呈绿色，硝被还原成二氧化氮，在铝电极产生，据此答题；
（3）溶液X为1mol•L-1稀硝酸溶液，反应后的溶液中含NH4+，说明硝酸被还原成了铵根离子，原电池中铝做负极，铜做正极，硝酸在正极还原成铵根离子；
（4）碱性条件下铝能与碱反应生成氢气，氢气有还原性，可以将硝酸根还原生成氨气，根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式，而镁与碱没有反应；
（5）铝粉在中性溶液中不产生氢气，也就不与硝酸钠反应，据此分析；

解答 解：（1）根据实验现象可知，实验1电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色，说明在原电池中铝作负极，发生氧化反应，铜做正极，硝酸被还原成一氧化氮，在空气中被氧化成二氧化氮，反应方程式为2NO+O2=2NO2，
故答案为：负；2NO+O2=2NO2；
（2）实验2中电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色，说明开始铝是负极，同实验1，铜表面有二氧化氮产生，很快铝被浓硝酸钝化，铜做负极，发生氧化反应，生成硝酸铜，溶液呈绿色，硝被还原成二氧化氮，在铝电极产生，
故答案为：Al开始作电池的负极，Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作负极；
（3）溶液X为1mol•L-1稀硝酸溶液，反应后的溶液中含NH4+，说明硝酸被还原成了铵根离子，原电池中铝做负极，铜做正极，硝酸在正极还原成铵根离子，
①实验室检验NH4+的方法是 取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH4+，
故答案为：取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH4+；
②生成NH4+的电极反应式是NO3-+8e-+10 H+=NH4++3H2O，
故答案为：NO3-+8e-+10 H+=NH4++3H2O；
（4）①碱性条件下铝能与碱反应生成氢气，氢气有还原性，可以将硝酸根还原生成氨气，根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式，而镁与碱没有反应，
故答案为：Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3，而Mg不能与NaOH；
②碱性条件下铝将硝酸根还原生成氨气，反应的离子方程式为8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-，
故答案为：8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-；
（5）铝粉在中性溶液中不产生氢气，也就不与硝酸钠反应，所以无明显 现象，
故答案为：因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程，NO3-无法被还原．

点评 本题考查原电池工作原理，题目难度中等，明确不同浓度的硝酸与铝的反应是解答本题的关键，明确原电池的正负极与电解质溶液、铝的性质、另一电极材料的活动性强弱有关．

练习册系列答案
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氧化：+O→（异丙苯过氧氢）
分解：$→_{50-60℃}^{H+}$（丙嗣）

物质丙酮苯酚异丙苯
密度（g/mL）0.78981.07220.8640
沸点/°C56.5182153
已知：
完成下列填空：
（1）X物质是氧气（或空气）；Y物质是异丙苯．
（2）浓硫酸的作用是催化剂，其优点是用量少，可能的缺点是浓硫酸会使有机物发生脱水等副反应（浓硫酸与有机物混合放出大量热，使反应温度过高，不利于反应进行；或浓硫酸会腐蚀设备等）（写一条）．
（3）Z物质最适宜选择c（选填编号）．
a．NaOH        b．Na2CO3       c．NaHCO3      d．CaCO3
（4）步骤⑥分馏，工业上在分馏塔中进行，如图，产品T是丙酮，
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