Question

3．硝酸與金屬反應時，濃度不同生成的還原產物也可能不同．某興趣小組進行了如下實驗探究．

[查閱資料]
a．鎂與硝酸反應生成各氣體產物成分及含量隨HNO₃濃度變化曲線如圖甲所示；
b．NO₂沸點：21℃；NO沸點：-151℃；
c.2NO₂+2OH^-=NO₃^-+NO₂^-+H₂O，NO+NO₂+2OH^-=2NO₂+H₂O．
（1）請寫出Mg放入10mol/L硝酸中反應的化學方程式：Mg+4HNO₃=Mg（NO₃）₂+2H₂O+2NO₂↑．
[實驗探究]該小組擬選用如圖ABCD所示裝置探究鎂與4mol/L硝酸反應的產物．
連接裝置A-B-C-D-C，檢查氣密性，按圖示加入試劑，D中通入的O₂微過量．
（2）a儀器的名稱是分液漏斗．
（3）前一個C裝置的裝置是吸收未被冷卻的二氧化氮，證明氣體產物中有NO生成的實驗現象是C中酚酞溶液不褪色，D裝置中有紅棕色氣體出現．
（4）從后一個C裝置中溢出的氮氣和氫氣，溶液中還可能有一種還原產物，這種還原產物可能是硝酸銨，請設計實驗驗證你的猜想取少量A中溶液于試管中，加入過量濃氫氧化鈉溶液，用濕潤的粉紅色石蕊試紙放在試管口，微熱試管如果紅色石蕊試紙變藍，則可證明銨根離子產生，產物中含硝酸銨．

Answer 1

分析 （1）根據圖象可知，Mg放入10mol/L硝酸中產生二氧化氮，根據電子得失守恒和元素守恒書寫化學方程式；
（2）根據裝置圖可知儀器a的名稱為分液漏斗；
（3）前一個C裝置是吸收未被冷卻的二氧化氮，一氧化氮為無色氣體，遇到空氣中的氧氣能被氧化成紅棕色的二氧化氮；
（4）在D裝置中一氧化氮被氧化成二氧化氮，二氧化氮被氫氧化鈉吸收，氫氣和氮氣不能被吸收；
硝酸被還成氮的氧化物都為氣體，如果不是氣體根據化合升降規則可知，應為銨鹽，可以用氫氧化鈉溶液及紅色石飯蕊試紙檢驗．

解答 解：（1）根據圖象可知，Mg放入10mol/L硝酸中產生二氧化氮，反應的化學方程式為Mg+4HNO₃=Mg（NO₃）₂+2H₂O+2NO₂↑，
故答案為：Mg+4HNO₃=Mg（NO₃）₂+2H₂O+2NO₂↑；
（2）根據裝置圖可知儀器a的名稱為分液漏斗，
故答案為：分液漏斗；
（3）前一個C裝置是吸收未被冷卻的二氧化氮，防止其對后面一氧化氮的檢驗產生影響，一氧化氮為無色氣體，遇到空氣中的氧氣能被氧化成紅棕色的二氧化氮，所以看到C中酚酞溶液不褪色，D裝置中有紅棕色氣體出現，則證明體產物中有NO生成，
故答案為：吸收未被冷卻的二氧化氮；C中酚酞溶液不褪色，D裝置中有紅棕色氣體出現；
（4）在D裝置中一氧化氮被氧化成二氧化氮，二氧化氮被氫氧化鈉吸收，氫氣和氮氣不能被吸收，所以從后一個C裝置中逸出的氣體主要是氮氣和氫氣，硝酸被還成氮的氧化物都為氣體，如果不是氣體根據化合升降規則可知，應為銨鹽，生成的為硝酸銨，可以在所得溶液中加入濃氫氧化鈉溶液并微熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，如果紅色石蕊試紙變藍，則可證明的銨根離子產生，產物中含有硝酸銨，
故答案為：氮氣和氫氣；硝酸銨；取少量A中溶液于試管中，加入過量濃氫氧化鈉溶液，用濕潤的粉紅色石蕊試紙放在試管口，微熱試管如果紅色石蕊試紙變藍，則可證明銨根離子產生，產物中含硝酸銨．

點評 本題考查反應產物的測定、對實驗原理與裝置的理解、實驗方案設計等，難度中等，理解實驗原理是解題的關鍵，是對知識的綜合考查，需要學生具有知識的基礎與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．