Question

19．为探究NO₃^-的性质，某实验小组学生进行下列系列实验探究，请按要求回答下列问题．

【系列一】实验		溶液X	实验现象
实验Ⅰ		1mol/L稀硝酸	观察到电流计指针向左偏转．
实验Ⅱ		6mol/L稀硝酸	观察到电流计指针向左偏转，铝片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色
实验Ⅲ		6mol/LNaOH溶液	观察到（现象写在答题处）．
实验Ⅳ			A、C中均无明显现象，B中有无色气体生成．

【查阅资料】活泼金属与1mol/L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．
（l）实验I：生成NH₄⁺电极反应式是NO₃^-+8e^-+10 H⁺=NH₄⁺+3H₂O；
（2）实验Ⅱ：电子流向：电子Mg电极经导线到Al极．
（3）实验Ⅲ：观察到的现象是电流计指针向右偏转，Mg电极上有无色气体产生，负极反应式为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）实验IV：推测B中气体成分可能为NH₃、H₂．
【系列二】向盛有2mL 0.1mol/LBa（NO₃）₂溶液的试管中，缓慢通入SO₂气体，试管内有白色沉淀产生，液面上方气体无色，接近瓶口处显浅棕色．
（5）学生甲推测是NO₃^-氧化SO₂，他的推测证据是溶液中有沉淀产生、接近瓶口处显浅棕色．
（6）学生乙则推测是溶液中溶解的O₂也氧化了SO₂，且设计了如下实验证明了自己的推测正确：向2mL0.1mol/LBaCl₂溶液中缓慢通入SO₂，若观察到现象：试管内有白色沉淀产生，则乙推测成立．
（7）分别用0.1mol/LBa（NO₃）₂、O₂氧化等量的SO₂，消耗二者物质的量之比为2：1．

Answer 1

分析 （1）原电池中铝做负极，铝做正极，硝酸在正极还原成铵根离子；
（2）电子从负极流向正极，故电子3Mg电极经导线到Al极；
（3）负极发生的反应为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，正极发生的反应为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，故观察到的现象是电流计指针向右偏转，Mg电极上有无色气体产生；负极发生氧化反应，电极方程式为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（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，据此极性分析；
（5）NO₃^-氧化SO₂，则硝酸根被还原成一氧化氮，一氧化氮可以再被氧化成二氧化氮，使得液面上方略显浅棕色，SO₂被氧化成SO₄^2-，SO₄^2-与Ba（NO₃）₂产生白色沉淀；
（6）乙同学要证明了自己的推测正确，应使用钡盐且阴离子不能氧化二氧化硫，这样才可以做对比；
（7）Ba（NO₃）₂溶液与SO₂反应生成硫酸钡和一氧化氮，反应的离子方程式为3Ba（NO₃）₂+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO+4HNO₃①，2SO₂+O₂=2SO₃②，氧化等量的SO₂，由①②得6Ba（NO₃）₂～6SO₂～3O₂，据此求消耗二者物质的量之比．

解答 解：（1）硝酸在正极还原成铵根离子，故生成NH₄⁺的电极反应式是NO₃^-+8e^-+10 H⁺=NH₄⁺+3H₂O，
故答案为：NO₃^-+8e^-+10 H⁺=NH₄⁺+3H₂O；
（2）电子从负极流向正极，故电子Mg电极经导线到Al极，
故答案为：电子Mg电极经导线到Al极；
（3）负极发生的反应为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，正极发生的反应为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，故观察到的现象是电流计指针向右偏转，Mg电极上有无色气体产生；负极发生氧化反应，电极方程式为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：电流计指针向右偏转，Mg电极上有无色气体产生；Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（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，故实验IV，推测B中气体成分可能为NH₃、H₂，
故答案为：NH₃、H₂；
（5）NO₃^-氧化SO₂，则硝酸根被还原成一氧化氮，一氧化氮可以再被氧化成二氧化氮，使得液面上方略显浅棕色，SO₂被氧化成SO₄^2-，SO₄^2-与Ba（NO₃）₂产生白色沉淀，
故答案为：溶液中有沉淀产生；接近瓶口处显浅棕色；
（6）乙同学要证明了自己的推测正确，应使用钡盐且阴离子不能氧化二氧化硫，这样才可以做对比，所以所用试剂为0.1mol/LBaCl₂溶液，可以看到有白色沉淀出现，
故答案为：BaCl₂；试管内有白色沉淀产生；
（7）Ba（NO₃）₂溶液与SO₂反应生成硫酸钡和一氧化氮，反应的离子方程式为3Ba（NO₃）₂+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO+4HNO₃①，2SO₂+O₂=2SO₃②，氧化等量的SO₂，由①②得6Ba（NO₃）₂～6SO₂～3O₂，故消耗二者物质的量之比为6：3=2：1，
故答案为：2：1．

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．