Question

12．HNO₃是一种氧化性的强酸，与金属反应情况多种多样．为探究HNO₃性质，某兴趣小组作如下探究：
（1）浓度不同HNO₃氧化性不同，试举一例说明浓硝酸能与碳反应，而稀硝酸不能．
（2）HNO₃能氧化多种金属．金属活动顺序中，Ag以前的金属都能与HNO₃反应，但常温下Fe、Al（填元素符号）在浓HNO₃中能钝化．
（3）盐酸对HNO₃氧化性有影响．浓硝酸与浓盐酸按1：3体积比混合所得混合液称王水，具有强氧化性．金溶于王水产生遇空气变色的气体，金转化为易溶性强酸H[AuCl₄]．请写出其离子方程式：Au+4H⁺+NO₃^-+4Cl^-=NO↑+AuCl₄^-+2H₂O．
（4）与金属反应的过程中，HNO₃能被还原成多种含氮产物，如：NO₂、HNO₂、NO、N₂O、N₂、NH₂OH、NH₄⁺（或硝酸铵NH₄NO₃）．
（5）HNO₃是一种强酸，与活泼金属反应时，HNO₃的还原产物中可能存在H₂，某兴趣小组设计实验，探究金属与稀HNO₃反应制取H₂的影响因素，其结果如图所示．
该兴趣小组设计以下实验，探究金属与HNO₃反应产生H₂的影响因素可供选择的试剂：Fe粉、Mg粉，HNO₃（0.1mol•L^-1、2.0mol•L^-1）

影响因素	实验步骤	实验结论
金属的种类	两只烧瓶中各放入5g颗粒大小大致相同的Fe粉、Mg粉，分别加入2mol•L-1 HNO3溶液50mL，反应结束后，用气体分析仪测定气体中H2的体积分数	在该浓度的稀HNO3中，Mg能反应， Fe粉不反应，
硝酸的浓度	两只烧瓶中各放入5g颗粒大小大致相同的Mg粉，分别加入0.1mol•L-1HNO3、2.0mol•L-1HNO3，反应结束后，用气体分析仪测定气体中H2的体积分数	硝酸浓度越稀，产生氢气越多．

有同学认为，金属与HNO₃反应是放热反应，温度也会影响金属与HNO₃反应产生H₂，反应器需要置于冷水浴中保持常温．

Answer 1

分析 （1）浓度不同HNO₃氧化性不同，如浓硝酸能与碳反应，而稀硝酸不能；
（2）钝化是在金属的表面形成致密的氧化膜，只有两种金属铁和铝；
（3）根据题中信息，王水与金的反应中，反应物为金、硝酸根离子、氢离子、氯离子，生成物为AuCl₄^-、NO和水，据此写出反应的离子方程式；
（4）据N化合价下降的规律得出，氮元素化合价+5、+4、+3、+2、+1、-3；
（5）看图分析答题；金属与HNO₃反应是放热反应，温度也会影响金属与HNO₃反应产生H₂，故要降温，选择实验方法．

解答 解：（1）浓度不同HNO₃氧化性不同，浓硝酸的氧化性大于稀硝酸，如浓硝酸能与碳反应，而稀硝酸不能，
故答案为：浓硝酸能与碳反应，而稀硝酸不能；
（2）钝化是常温下，在金属的表面形成致密的氧化膜，只有两种金属铁和铝在两种酸中形成，分别为常温下Fe和Al在浓硫酸和浓硝酸中，
故答案为：Fe、Al；
（3）由题中信息可知，金与王水反应的离子方程式为：4H⁺+NO₃^-+Au?NO+Au³⁺+2H₂O、Au³⁺+4Cl^-=AuCl₄^-，反应的总离子方程式为：Au+4H⁺+NO₃^-+4Cl^-=NO↑+AuCl₄^-+2H₂O，
故答案为：Au+4H⁺+NO₃^-+4Cl^-=NO↑+AuCl₄^-+2H₂O；
（4）据N化合价下降的规律得出，空格的两个依次为0价和-3价，故物质为：N₂、NH₄⁺（或硝酸铵NH₄NO₃），
故答案为：N₂、NH₄⁺（或硝酸铵NH₄NO₃）；
（5）看图中受硝酸浓度和金属种类影响；HNO₃的浓度有两种：0.1mol•L^-1、2.0mol•L^-1，看图可知：HNO₃的浓度大于0.50mol•L^-1时，铁不反应，故选HNO₃的浓度2.0mol•L^-1；两只烧瓶中各放入5g颗粒大小大致相同的Mg粉，即为金属相同，当然选不同浓度的硝酸来实验，看图得到实验结论为硝酸浓度越稀，产生氢气越多；金属与HNO₃反应是放热反应，温度也会影响金属与HNO₃反应产生H₂，故要降温，选择冷水浴中进行实验．
故答案为：

	实验步骤	实验结论
金属的种类	2	Fe粉
硝酸的浓度	0.1mol•L-1HNO3、2.0mol•L-1HNO3	越稀

冷水浴．

点评 本题考查离子方程式的书写、看图分析能力，题目难度中等，注意掌握离子方程式的书写方法，试题培养了学生的看图分析、理解能力．