Question

7．某校化学兴趣小组为探究浓、稀硝酸与金属铝反应的异同，实验装置如图1，请回答下列问题：
（1）A装置的名称为三颈烧瓶，实验开始前先将A、B、C、D连接在一起，打开弹簧夹，通一段时间的氮气，其目的为排净体系内的空气，防止对气体产物的检验造成干扰．然后再关闭弹簧夹，连接E、F装置．
（2）甲同学先向装置A中滴加20mL稀硝酸，观察到C中气体为无色，D中导气管口有气泡冒出．试写出此时A中反应的离子方程式为Al+4H⁺+NO₃^-=Al³⁺+NO↑+2H₂O，接下来他把稀硝酸换成浓硝酸，重复上述操作，观察到C中气体仍然为无色，D中导气管口也有气泡冒出．于是得出 结论：无论浓硝酸还是稀硝酸与金属铝反应生成的气体产物相同．
你认为甲同学的结论是否正确否 （填“是”或“否”），加浓硝酸时“D中导气管口也有气泡冒出”是因为当加入20ml浓硝酸时就会排出20ml氮气．
（3）乙同学用电化学方法来测定使铝钝化时硝酸的最低浓度，如图2，向两支具支试管中分别加入浓硝酸5.0mL（质量分数为65%，密度为1.4g/mL），将金属丝插入溶液中，开始实验时，观察到灵敏电流计指针指向铜，此时电池的正极反应式为NO₃^-+e^-+2H⁺═NO₂↑+H₂O，但指针又迅速反转．用盛蒸馏水的注射器缓慢向具支试管内加水并振荡，当出现电流表的指针再次指向铜现象时，抽出金属丝停止实验．重复三次实验得平均加水量为2.5mL，据此计算，使铝钝化的硝酸溶液的最低质量分数为47.9%．

Answer 1

分析 （1）根据仪器的构造可知仪器名称为三颈烧瓶，通一段时间的氮气，其目的为排净体系内的空气，防止对气体产物的检验造成干扰；
（2）稀硝酸与金属铝反应产生无色气体为NO，铝在常温下遇到浓硝酸会发生钝化，由于装置内部有氮气，故同样可以观察到C中气体仍然为无色，D中导气管口也有气泡冒出；
（3）铜失电子做负极，指针偏转会指向铜，正极是溶液中硝酸根离子得到电子发生还原反应，电极反应为：NO₃^-+e^-+2H⁺═NO₂↑+H₂O，使铁钝化的硝酸最低浓度=$\frac{5.0×1.4×65%}{5.0×1.4+2.5}$×100%=47.9%．

解答 解：（1）根据仪器的构造可知仪器名称为三颈烧瓶，通一段时间的氮气，其目的为排净体系内的空气，若有空气会对产生气体的检查产生干扰，故目的为排净体系内的空气，防止对气体产物的检验造成干扰，
故答案为：三颈烧瓶；排净体系内的空气，防止对气体产物的检验造成干扰；
（2）稀硝酸与金属铝反应产生无色气体为NO，N的化合物价降低，铝的化合物价升高，根据氧化还原方程式书写方法书写，其离子方程式为Al+4H⁺+NO₃^-=Al³⁺+NO↑+2H₂O；铝在常温下遇到浓硝酸会发生钝化，生成致密的氧化膜，由于装置内部有氮气，故同样可以观察到C中气体且仍然为无色，D中导气管口也有气泡冒出，这是因为当加入20ml 浓硝酸时就会排出20ml氮气，此实验不能说明浓硝酸、稀硝酸与金属铝反应生成相同的气体产物，
故答案为：Al+4H⁺+NO₃^-=Al³⁺+NO↑+2H₂O；否；当加入20ml 浓硝酸时就会排出20ml氮气；
（3）铜失电子做负极，指针偏转由正极指向负极，会指向铜；正极是溶液中硝酸根离子得到电子发生还原反应，电极反应为：NO₃^-+e^-+2H⁺═NO₂↑+H₂O，用盛蒸馏水的注射器缓慢向具支试管内加水，相当与稀硝酸的反应，电流表的指针再次指向铜，使铁钝化的硝酸最低浓度=$\frac{5.0×1.4×65%}{5.0×1.4+2.5}$×100%=47.9%，
故答案为：铜；NO₃^-+e^-+2H⁺═NO₂↑+H₂O；电流表的指针再次指向铜；47.9%．

点评 本题考查了浓、稀硝酸与金属铝反应的异同，为物质的性质实验探究题，弄清实验原理是解题的关键，注意铝在常温下在浓硝酸中的钝化，题目难度中等．