Question

18．固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂．某学习小组以AgNO₃为研究对象，拟通过实验探究其热分解的产物，提出如下3种猜想：
甲：Ag₂O、NO₂、O₂乙：Ag、NO₂、O₂  丙：Ag₂O、NO₂、N₂
（1）实验前，小组成员经讨论认定猜想丙不成立，理由是不符合氧化还原反应原理．
查阅资料得知：
2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O；Ag₂O与粉末态的Ag均为黑色；Ag₂O可溶于氨水．针对甲、乙猜想，设计如图所示的实验装置（图中加热、夹持仪器等均省略）：

（2）实验过程
①仪器连接后，放入固体试剂之前，首先进行的操作是检验装置的气密性．
②将AgNO₃固体置于A中，加热前通入N₂以驱尽装置内的空气，其目的是避免对产物O₂检验产生干扰；关闭K，用酒精灯加热时，正确操作是先移动酒精灯预热硬质玻璃管，然后固定在管中固体部位下加热．
③观察到A 中有红棕色气体出现，C、D 中有气泡．
④待样品完全分解，A 装置冷却至室温．
⑤取少量剩余固体于试管中，加入适量水，未见明显现象．
（3）实验结果分析讨论
①证明一定有O₂生成的依据是C中的溶液不褪色，且D中的溶液褪色，与此相关的化学原理为Na₂SO₃+H₂O?NaHSO₃+NaOH、2Na₂SO₃+O₂═2Na₂SO₄（用化学方程式表示）．
②针对试管中残留黑色固体的成分，该学习小组进行了如下探究：
【提出假设】试管中残留的黑色固体可能是：ⅰ．Ag；ⅱ．Ag₂O；ⅲ．Ag和Ag₂O．
【实验验证】该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体，进行了如下实验．

实验编号	操作	现象
a	加入足量氨水，振荡	黑色固体不溶解
b	加入足量稀硝酸，振荡	黑色固体溶解，并有气体产生

【实验评价】根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是b（填实验编号）．
【实验结论】根据上述实验结果，该小组得出AgNO₃固体热分解的化学方程式为2AgNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Ag+2NO₂↑+O₂↑．
（4）从实验安全的角度判断该实验装置有无缺陷？若有，应如何改进？有，应在AB装置间增加防倒吸的装置．

Answer 1

分析 （1）根据氧化还原反应化合价升降相等判断；
（2）①反应前检验装置的气密性；
②甲、乙、丙中都有氧气，避免空气中氧气干扰；根据加热试管的操作要求完成；
（3）①根据氧气具有氧化性，可以将亚硫酸钠氧化成硫酸钠结合亚硫酸钠成碱性来分析；
②实验操作加入的试剂若是硝酸，固体溶解，银单质反应溶解，氧化银也能溶于硝酸；装置A加热AgNO₃固体，产生红棕色气体为二氧化氮，C、D 中有气泡，依据实验a可知产物为银，氧化银溶于氨水；
（4）从实验安全的角度判断该实验装置有缺陷，装置B中溶液易被到吸入装置A．

解答 解：（1）由于产物中化合价只有降低情况，没有升高，不满足氧化还原反应的特征，
故答案为：不符合氧化还原反应原理；
（2）①实验前需要检验装置的气密性，方法是关闭k，微热硬质玻璃管（A），观察到E中有气泡连续放出，证明装置气密性良好，
故答案为：检验装置的气密性；
②由于甲乙丙猜想中产物都有氧气，没有氮气，用氮气排出装置中空气避免对产物氧气检验的干扰，
集中加热前先预热硬质试管，然后固定在管中固体部位下加热，
故答案为：避免对产物O₂检验产生干扰；移动酒精灯预热硬质玻璃管；
（3）①氧气通过氢氧化钠不反应，而氧气通入亚硫酸钠时，则亚硫酸钠和氧气的反应，反应方程式是：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，碱性溶液变成了中性，所以红色退去，
故答案为：C中的溶液不褪色，且D中的溶液褪色；Na₂SO₃+H₂O?NaHSO₃+NaOH、2Na₂SO₃+O₂═2Na₂SO₄；
②b实验加入的硝酸可以溶解Ag₂O，也可以溶解Ag，不能检验固体成分，实验a加入氨水，银不能溶解于氨水溶液，Ag₂O能溶于氨水中形成银氨溶液，可以验证固体成分的判断，加入足量氨水，振荡黑色固体不溶解，说明生成的固体为Ag，装置A加热AgNO₃固体，产生红棕色气体为二氧化氮，C、D 中有气泡为氧气，AgNO₃固体热分解的产物有Ag、NO₂、O₂，反应的化学方程式为：2AgNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Ag+2NO₂↑+O₂↑，
故答案为：b；2AgNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Ag+2NO₂↑+O₂↑；
（4）从实验安全的角度判断该实验装置有缺陷，装置B中溶液易被到吸入装置A，应在AB装置间增加防倒吸的装置，
故答案为：有；应在AB装置间增加防倒吸的装置．

点评 本题探究硝酸盐分解产物，提出假想，通过实验验证，涉及了化学方程式的书写、加热操作的考查，掌握基础是解题关键，题目难度中等．