Question

【题目】研究金属与硝酸的反应，实验如下。

实验（20oC）	现象
Ⅰ．过量铜粉、2 mL 0.5 mol/L HNO3	无色气体（遇空气变红棕色），溶液变为蓝色
Ⅱ．过量铁粉、2 mL 0.5 mol/L HNO3	6 mL无色气体（经检测为H2），溶液几乎无色

（1）Ⅰ中产生的无色气体是________。

（2）研究Ⅱ中的氧化剂

① 甲同学认为该浓度的硝酸中H+的氧化性大于NO3- ，所以NO3-没有发生反应。乙同学依据Ⅰ和Ⅱ证明了甲的说法不正确，其实验证据是________。

②乙同学通过分析，推测出NO3-也能被还原，依据是________，进而他通过实验证实该溶液中含有NH4+，其实验操作是________。

③补全Ⅱ中NO3-被还原为NH4+的过程：NO3- ＋________e- ＋ ＝ NH4+ ＋ H2O

（3）研究影响产生H2的因素

实验	现象
Ⅲ．过量铁粉、2 mL 0.5 mol/L HNO3、40oC	3.4 mL气体（经检测为H2），溶液略带黄色
Ⅳ．过量铁粉、2 mL 0.5 mol/L HNO3、60oC	2.6 mL气体（经检测为H2），黄色溶液
Ⅴ．过量铁粉、2 mL 3 mol/L HNO3、20oC	无色气体（遇空气变红棕色），深棕色溶液

资料： [Fe(NO)]2+在溶液中呈棕色。

④对比Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，温度不同时收集到氢气的体积不同，原因是________。

⑤Ⅴ中无色气体是混合气体，则一定含有遇空气变红棕色的气体和________。

（4）根据实验，金属与硝酸反应时，影响硝酸的还原产物不同的因素有________。

Answer 1

【答案】 NO 硝酸浓度相同，铜的还原性弱于铁，但Ⅰ中溶液变蓝，同时没有氢气放出 NO3-中氮元素的化合价为最高价，具有氧化性 取Ⅱ中反应后的溶液，加入足量NaOH溶液并加热，产生有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体 NO3- + 8 e- + 10 H+ ＝NH4+ + 3 H2O 相同条件下，温度升高时，化学反应速率增大，但NO3-的还原速率增大的更多 H2 金属的种类、硝酸的浓度、温度

【解析】（1）因铜过量反应过程中浓硝酸变稀，稀硫酸与铜反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，故Ⅰ中产生的无色气体是NO；（2）①硝酸浓度相同，铜的还原性弱于铁，但Ⅰ中溶液变蓝，同时没有氢气放出，证明了甲的说法不正确；②NO3-中氮元素的化合价为最高价，具有氧化性，故NO3-也能被还原；取Ⅱ中反应后的溶液，加入足量NaOH溶液并加热，产生有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，证实该溶液中含有NH4+；③Ⅱ中NO3-被还原为NH4+，氮元素由+5价变为-3价得到8 e-，完成电极反应为：NO3- ＋8e- ＋10 H+＝ NH4+ ＋3H2O；（3）④对比Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，温度不同时收集到氢气的体积不同，原因是相同条件下，温度升高时，化学反应速率增大，但NO3-的还原速率增大的更多；⑤Ⅴ中无色气体是混合气体则为NO和H2，则一定含有遇空气变红棕色的气体和H2；（4）根据实验，金属与硝酸反应时，影响硝酸的还原产物不同的因素有金属的种类、硝酸的浓度、温度。