Question

【題目】鹽酸硫酸和硝酸是三種常用的酸,為什么初中化學(xué)只介紹了鹽酸和硫酸,沒(méi)有介紹硝酸呢?興趣小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)一瓶硝酸,發(fā)現(xiàn)硝酸保存在棕色試劑瓶中,小組的同學(xué)對(duì)此產(chǎn)生了好奇，并對(duì)硝酸的部分性質(zhì)進(jìn)行如下探究。

[查閱資料]①棕色試劑瓶常用于保存見(jiàn)光易分解的物質(zhì);②NO是無(wú)色氣體，能與空氣中的氧氣迅速反應(yīng)生成NO2,NO2是紅棕色氣體,低溫時(shí)轉(zhuǎn)化成液體N2O4;③相同條件下,氣體的體積比等于氣體分子數(shù)目之比;④無(wú)水氯化鈣可干燥NO、NO2、H2、O2等。

[提出問(wèn)題]硝酸具有哪些化學(xué)性質(zhì)?

[提出猜想]猜想一:硝酸不穩(wěn)定,易分解;

猜想二:稀硝酸可與鐵反應(yīng)產(chǎn)生氫氣;

猜想三:硝酸能與氫氧化鈉反應(yīng)。

[實(shí)驗(yàn)探究]

	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①	取少量濃硝酸于試管中,用酒精燈加熱	產(chǎn)生紅棕色氣體	猜想一正確
②	向稀硝酸中加入少量鐵粉	有氣泡產(chǎn)生，氣體在試管口由無(wú)色變?yōu)榧t棕色，鐵粉逐漸溶解，得到黃色溶液	猜想二不正確
③	向稀硝酸中滴加氫氧化鈉溶液	無(wú)明顯現(xiàn)象	猜想三不正確

[交流討論]（1）小明認(rèn)為鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是NO,他的依據(jù)是___________________。

（2）小江認(rèn)為實(shí)驗(yàn)③的結(jié)論不嚴(yán)謹(jǐn),他重新設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證猜想三，請(qǐng)補(bǔ)充小江的實(shí)驗(yàn)報(bào)告:

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
_______________。	_______________。	猜想三正確

[繼續(xù)探究]為驗(yàn)證硝酸分解的氣體產(chǎn)物,在老師的指導(dǎo)下,小組同學(xué)設(shè)計(jì)如圖裝置:

[實(shí)驗(yàn)步驟] I.關(guān)閉K2,打開(kāi)K,加熱觀(guān)察到有紅棕色氣體產(chǎn)生,當(dāng)有紅棕色氣體由導(dǎo)管口a逸出時(shí),將帶火星的木條放在導(dǎo)管口a處,觀(guān)察到木條復(fù)燃;

II.打開(kāi)K2,關(guān)閉K1,一段時(shí)間后,試管1中出現(xiàn)無(wú)色液體,試管2中無(wú)明顯現(xiàn)象,將帶火星的木條放在導(dǎo)管口b處,觀(guān)察到木條復(fù)燃。經(jīng)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)確認(rèn)濃硝酸分解的產(chǎn)物有三種,則濃硝酸分解產(chǎn)生的氣體為____________。

[知識(shí)拓展]小江分析上述實(shí)驗(yàn)后,認(rèn)為二氧化氮具有助燃性,請(qǐng)說(shuō)明理由_____________。

Answer 1

【答案】參加反應(yīng)的物質(zhì)中含有氮元素和氧元素，NO是無(wú)色氣體，能與空氣中氧氣反應(yīng)生成紅棕色的NO2 先向氫氧化鈉溶液中滴加幾滴無(wú)色酚酞試液，再逐滴加人稀硝酸(合理即可) 滴加無(wú)色酚酞試液后顯紅色，加人稀硝酸后顏色變淺，最后變成無(wú)色(與上空對(duì)應(yīng)) NO2、O2 由硝酸分解的產(chǎn)物可知硝酸分解的化學(xué)方程式,其中二氧化氮與氧氣的分子數(shù)目之比為4:1，即分解的氣體產(chǎn)物中二氧化氮與氧氣的體積比為4:1，二者的混合氣體能使帶火星的木條復(fù)燃，對(duì)比帶火星的木條在空氣中的現(xiàn)象可知二氧化氮具有助燃性(合理即可)。

【解析】

[交流討論]

（1）鐵和稀硝酸為反應(yīng)物，從質(zhì)量守恒定律中的元素守恒分析，可知反應(yīng)生成的氣體可能是一氧化氮；從現(xiàn)象分析，鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體開(kāi)始無(wú)顏色，上升至試管口時(shí)變成紅棕色，根據(jù)[查閱資料]，可知一氧化氮是無(wú)色氣體，一氧化氮可與空氣中的氧氣迅速反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮是紅棕色氣體，所以鐵與稀硝酸反應(yīng)生成的氣體是一氧化氮；

（2）氫氧化鈉與硝酸反應(yīng)生成硝酸鈉和水，硝酸鈉易溶于水，所以反應(yīng)無(wú)明顯現(xiàn)象，要證明反應(yīng)確實(shí)發(fā)生了，可利用酸堿指示劑，先向氫氧化鈉溶液中滴加幾滴無(wú)色酚酞試液，再逐滴加人稀硝酸，觀(guān)察到溶液先變紅色，隨著稀硝酸的加入，溶液顏色逐漸變淺，最后變成無(wú)色，證明反應(yīng)后的溶液中沒(méi)有氫氧化鈉，即氫氧化鈉與稀硝酸發(fā)生了反應(yīng)；

[實(shí)驗(yàn)步驟]

根據(jù)試管1中有無(wú)色液體產(chǎn)生，結(jié)合二氧化氮的性質(zhì)可知，濃硝酸分解生成了二氧化氮，根據(jù)帶火星的木條放在導(dǎo)管口b處可以復(fù)燃，說(shuō)明濃硝酸分解的產(chǎn)物中有氧氣，再結(jié)合濃硝酸的分解產(chǎn)物有三種，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，另一種產(chǎn)物是水，即濃硝酸分解生成的氣體為二氧化氮、氧氣；

[知識(shí)拓展]

氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃，氧氣約占空氣體積的五分之一，空氣不能使帶火星的木條復(fù)燃，根據(jù)濃硝酸分解的化學(xué)方程式可知，濃硝酸分解產(chǎn)生的氣體中氧氣占?xì)怏w總體積的五分之一，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，濃硝酸分解產(chǎn)生的混合氣體可使帶火星的木條復(fù)燃，由此可知二氧化氮具有一定的助燃性。