Question

13．氮及其化合物在化學實驗中有廣泛應用：
（1）請寫出實驗室用Cu和濃硝酸反應制備NO₂的離子方程式：Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（2）請設計實驗，檢驗某可溶性固體物質中含有NH₄⁺的操作、現象、結論：取少量待測固體（或先配制成濃溶液亦可）于試管中，加入過量濃的NaOH溶液，加熱，在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙，產生無色有刺激性氣味的氣體，且試紙變藍，則原溶液含有NH₄⁺；
（3）實驗室可用（NH₄）₂Cr₂O₇受熱分解產生N₂、Cr₂O₃和H₂O來制備N₂，請寫出該分解反應的化學方程式：（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）銅與稀硝酸反應氧化還原反應生成硝酸銅、NO氣體和水；
（2）檢驗銨根離子的方法一般為：向銨鹽中進入氫氧化鈉、加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗是否有變藍，從而判斷是否含有銨根離子；
（3）反應中Cr元素和N元素的化合價發生變化，根據化合價升降相等配平并寫出該反應的化學方程式．

解答 解：（1）銅與稀硝酸反應反應生成硝酸銅、一氧化氮氣體和水，反應的離子方程式為Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（2）通常用強堿溶液和濕潤的紅色石蕊試紙檢驗銨根離子，其操作方法、現象及結論為：取少量待測固體（或先配制成濃溶液亦可）于試管中，加入過量濃的NaOH溶液，加熱，在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙，產生無色有刺激性氣味的氣體，且試紙變藍，則原溶液含有NH₄⁺，
故答案為：取少量待測固體（或先配制成濃溶液亦可）于試管中，加入過量濃的NaOH溶液，加熱，在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙，產生無色有刺激性氣味的氣體，且試紙變藍，則原溶液含有NH₄⁺；
（3）實驗室可用（NH₄）₂Cr₂O₇受熱分解產生N₂、Cr₂O₃和H₂O來制備N₂，（NH₄）₂Cr₂O₇中鉻元素的化合價為+6，氮元素的化合價為-3，反應后分別生成Cr₂O₃、N₂，鉻元素化合價變化至少為：（6-3）×2=6，N元素化合價至少升高：[0-（-3）]×2=6，則化合價變化的最小公倍數為6，所以Cr₂O₃、N₂的系數都是1，然后利用質量守恒配平可得（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O，
故答案為：（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計與評價，題目難度中等，明確常見物質的性質及檢驗方案的設計原則為解答關鍵，注意掌握化學實驗基本操作方法及其應用，試題充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力．