Question

【題目】研究金屬與硝酸的反應，實驗如下。

實驗（20oC）	現象
Ⅰ．過量銅粉、2 mL 0.5 mol/L HNO3	無色氣體（遇空氣變紅棕色），溶液變為藍色
Ⅱ．過量鐵粉、2 mL 0.5 mol/L HNO3	6 mL無色氣體（經檢測為H2），溶液幾乎無色

（1）Ⅰ中產生的無色氣體是________。

（2）研究Ⅱ中的氧化劑

① 甲同學認為該濃度的硝酸中H+的氧化性大于NO3- ，所以NO3-沒有發生反應。乙同學依據Ⅰ和Ⅱ證明了甲的說法不正確，其實驗證據是________。

②乙同學通過分析，推測出NO3-也能被還原，依據是________，進而他通過實驗證實該溶液中含有NH4+，其實驗操作是________。

③補全Ⅱ中NO3-被還原為NH4+的過程：NO3- ＋________e- ＋ ＝ NH4+ ＋ H2O

（3）研究影響產生H2的因素

實驗	現象
Ⅲ．過量鐵粉、2 mL 0.5 mol/L HNO3、40oC	3.4 mL氣體（經檢測為H2），溶液略帶黃色
Ⅳ．過量鐵粉、2 mL 0.5 mol/L HNO3、60oC	2.6 mL氣體（經檢測為H2），黃色溶液
Ⅴ．過量鐵粉、2 mL 3 mol/L HNO3、20oC	無色氣體（遇空氣變紅棕色），深棕色溶液

資料： [Fe(NO)]2+在溶液中呈棕色。

④對比Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，溫度不同時收集到氫氣的體積不同，原因是________。

⑤Ⅴ中無色氣體是混合氣體，則一定含有遇空氣變紅棕色的氣體和________。

（4）根據實驗，金屬與硝酸反應時，影響硝酸的還原產物不同的因素有________。

Answer 1

【答案】 NO 硝酸濃度相同，銅的還原性弱于鐵，但Ⅰ中溶液變藍，同時沒有氫氣放出 NO3-中氮元素的化合價為最高價，具有氧化性 取Ⅱ中反應后的溶液，加入足量NaOH溶液并加熱，產生有刺激性氣味并能使濕潤紅色石蕊試紙變藍的氣體 NO3- + 8 e- + 10 H+ ＝NH4+ + 3 H2O 相同條件下，溫度升高時，化學反應速率增大，但NO3-的還原速率增大的更多 H2 金屬的種類、硝酸的濃度、溫度

【解析】（1）因銅過量反應過程中濃硝酸變稀，稀硫酸與銅反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，故Ⅰ中產生的無色氣體是NO；（2）①硝酸濃度相同，銅的還原性弱于鐵，但Ⅰ中溶液變藍，同時沒有氫氣放出，證明了甲的說法不正確；②NO3-中氮元素的化合價為最高價，具有氧化性，故NO3-也能被還原；取Ⅱ中反應后的溶液，加入足量NaOH溶液并加熱，產生有刺激性氣味并能使濕潤紅色石蕊試紙變藍的氣體，證實該溶液中含有NH4+；③Ⅱ中NO3-被還原為NH4+，氮元素由+5價變為-3價得到8 e-，完成電極反應為：NO3- ＋8e- ＋10 H+＝ NH4+ ＋3H2O；（3）④對比Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，溫度不同時收集到氫氣的體積不同，原因是相同條件下，溫度升高時，化學反應速率增大，但NO3-的還原速率增大的更多；⑤Ⅴ中無色氣體是混合氣體則為NO和H2，則一定含有遇空氣變紅棕色的氣體和H2；（4）根據實驗，金屬與硝酸反應時，影響硝酸的還原產物不同的因素有金屬的種類、硝酸的濃度、溫度。