Question

12．HNO₃是一種氧化性的強(qiáng)酸，與金屬反應(yīng)情況多種多樣．為探究HNO₃性質(zhì)，某興趣小組作如下探究：
（1）濃度不同HNO₃氧化性不同，試舉一例說(shuō)明濃硝酸能與碳反應(yīng)，而稀硝酸不能．
（2）HNO₃能氧化多種金屬．金屬活動(dòng)順序中，Ag以前的金屬都能與HNO₃反應(yīng)，但常溫下Fe、Al（填元素符號(hào)）在濃HNO₃中能鈍化．
（3）鹽酸對(duì)HNO₃氧化性有影響．濃硝酸與濃鹽酸按1：3體積比混合所得混合液稱王水，具有強(qiáng)氧化性．金溶于王水產(chǎn)生遇空氣變色的氣體，金轉(zhuǎn)化為易溶性強(qiáng)酸H[AuCl₄]．請(qǐng)寫出其離子方程式：Au+4H⁺+NO₃^-+4Cl^-=NO↑+AuCl₄^-+2H₂O．
（4）與金屬反應(yīng)的過(guò)程中，HNO₃能被還原成多種含氮產(chǎn)物，如：NO₂、HNO₂、NO、N₂O、N₂、NH₂OH、NH₄⁺（或硝酸銨NH₄NO₃）．
（5）HNO₃是一種強(qiáng)酸，與活潑金屬反應(yīng)時(shí)，HNO₃的還原產(chǎn)物中可能存在H₂，某興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究金屬與稀HNO₃反應(yīng)制取H₂的影響因素，其結(jié)果如圖所示．
該興趣小組設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)，探究金屬與HNO₃反應(yīng)產(chǎn)生H₂的影響因素可供選擇的試劑：Fe粉、Mg粉，HNO₃（0.1mol•L^-1、2.0mol•L^-1）

影響因素	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
金屬的種類	兩只燒瓶中各放入5g顆粒大小大致相同的Fe粉、Mg粉，分別加入2mol•L-1 HNO3溶液50mL，反應(yīng)結(jié)束后，用氣體分析儀測(cè)定氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)	在該濃度的稀HNO3中，Mg能反應(yīng)， Fe粉不反應(yīng)，
硝酸的濃度	兩只燒瓶中各放入5g顆粒大小大致相同的Mg粉，分別加入0.1mol•L-1HNO3、2.0mol•L-1HNO3，反應(yīng)結(jié)束后，用氣體分析儀測(cè)定氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)	硝酸濃度越稀，產(chǎn)生氫氣越多．

有同學(xué)認(rèn)為，金屬與HNO₃反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度也會(huì)影響金屬與HNO₃反應(yīng)產(chǎn)生H₂，反應(yīng)器需要置于冷水浴中保持常溫．

Answer 1

分析 （1）濃度不同HNO₃氧化性不同，如濃硝酸能與碳反應(yīng)，而稀硝酸不能；
（2）鈍化是在金屬的表面形成致密的氧化膜，只有兩種金屬鐵和鋁；
（3）根據(jù)題中信息，王水與金的反應(yīng)中，反應(yīng)物為金、硝酸根離子、氫離子、氯離子，生成物為AuCl₄^-、NO和水，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（4）據(jù)N化合價(jià)下降的規(guī)律得出，氮元素化合價(jià)+5、+4、+3、+2、+1、-3；
（5）看圖分析答題；金屬與HNO₃反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度也會(huì)影響金屬與HNO₃反應(yīng)產(chǎn)生H₂，故要降溫，選擇實(shí)驗(yàn)方法．

解答 解：（1）濃度不同HNO₃氧化性不同，濃硝酸的氧化性大于稀硝酸，如濃硝酸能與碳反應(yīng)，而稀硝酸不能，
故答案為：濃硝酸能與碳反應(yīng)，而稀硝酸不能；
（2）鈍化是常溫下，在金屬的表面形成致密的氧化膜，只有兩種金屬鐵和鋁在兩種酸中形成，分別為常溫下Fe和Al在濃硫酸和濃硝酸中，
故答案為：Fe、Al；
（3）由題中信息可知，金與王水反應(yīng)的離子方程式為：4H⁺+NO₃^-+Au?NO+Au³⁺+2H₂O、Au³⁺+4Cl^-=AuCl₄^-，反應(yīng)的總離子方程式為：Au+4H⁺+NO₃^-+4Cl^-=NO↑+AuCl₄^-+2H₂O，
故答案為：Au+4H⁺+NO₃^-+4Cl^-=NO↑+AuCl₄^-+2H₂O；
（4）據(jù)N化合價(jià)下降的規(guī)律得出，空格的兩個(gè)依次為0價(jià)和-3價(jià)，故物質(zhì)為：N₂、NH₄⁺（或硝酸銨NH₄NO₃），
故答案為：N₂、NH₄⁺（或硝酸銨NH₄NO₃）；
（5）看圖中受硝酸濃度和金屬種類影響；HNO₃的濃度有兩種：0.1mol•L^-1、2.0mol•L^-1，看圖可知：HNO₃的濃度大于0.50mol•L^-1時(shí)，鐵不反應(yīng)，故選HNO₃的濃度2.0mol•L^-1；兩只燒瓶中各放入5g顆粒大小大致相同的Mg粉，即為金屬相同，當(dāng)然選不同濃度的硝酸來(lái)實(shí)驗(yàn)，看圖得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論為硝酸濃度越稀，產(chǎn)生氫氣越多；金屬與HNO₃反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度也會(huì)影響金屬與HNO₃反應(yīng)產(chǎn)生H₂，故要降溫，選擇冷水浴中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
故答案為：

	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
金屬的種類	2	Fe粉
硝酸的濃度	0.1mol•L-1HNO3、2.0mol•L-1HNO3	越稀

冷水浴．

點(diǎn)評(píng) 本題考查離子方程式的書寫、看圖分析能力，題目難度中等，注意掌握離子方程式的書寫方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的看圖分析、理解能力．