Question

HNO₃與金屬反應情況多種多樣．為探究HNO₃性質，某興趣小組作如下探究：
（1）用濃硝酸和水按照不同體積比配成不同濃度的硝酸溶液，各取10mL硝酸溶液分別與銅片反應，實驗記錄如下：

序號	濃硝酸與水的體積比	實驗現(xiàn)象
Ⅰ	1：1	反應速率快，溶液很快變成藍色，銅絲表面有大量氣泡冒出，氣體呈紅棕色
Ⅱ	1：3	反應速率較快，溶液變成藍色，銅絲表面有大量氣泡冒出，氣體無色
Ⅲ	1：5	反應速率慢，微熱后速率加快，溶液變成藍色，銅絲表面有氣泡冒出，氣體無色

制備NO氣體最適宜的是實驗Ⅱ，理由是

 

．為防止有毒氣體逸散造成空氣污染，該小組同學改進實驗裝置，如圖1所示（夾持儀器略去）．安裝好裝置后，檢查裝置氣密性操作

 

．
（2）鹽酸對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，具有強氧化性．金溶于王水產(chǎn)生遇空氣變色的氣體，金轉化為易溶性強酸H[AuCl₄]．請寫出其離子方程式：

 

．
（3）與金屬反應的過程中，HNO₃能被還原成多種含氮產(chǎn)物，如：NO₂、HNO₂、NO、N₂O、

 

、NH₂OH、

 

．
（4）HNO₃是一種強酸，與活潑金屬反應時，HNO₃的還原產(chǎn)物中可能存在H₂，某興趣小組設計實驗，探究金屬與稀HNO₃反應制取H₂的影響因素，其結果如圖2所示．該實驗中，金屬與稀HNO₃反應產(chǎn)生H₂的影響因素：

 

、

 

．該興趣小組設計以下實驗，探究金屬與HNO₃反應產(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	實驗步驟	實驗結論
金屬種類	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    mol?L-1 HNO3溶液50mL，反應結束后，用氣體分析儀測定氣體中H2的體積分數(shù)	在該濃度的稀HNO3中，Mg能反應，   不反應，
HNO3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   ，反應結束后，用氣體分析儀測定氣體中H2的體積分數(shù)	硝酸濃度   ，產(chǎn)生氫氣越多．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,硝酸的化學性質

專題：實驗設計題

分析：（1）制備NO氣體最適宜的方案應該是反應速率較快，制得的氣體是一氧化氮的方案；根據(jù)大氣壓強原理來檢驗裝置的氣密性；
（2）據(jù)N化合價下降的規(guī)律得出含氮元素的物質；
（3）根據(jù)題中信息，王水與金的反應中，反應物為金、硝酸根離子、氫離子、氯離子，生成物為AuCl₄^-、NO和水，據(jù)此寫出反應的離子方程式；
（4）看圖分析答題；金屬與HNO₃反應是放熱反應，溫度也會影響金屬與HNO₃反應產(chǎn)生H₂，故要降溫，選擇實驗方法．

解答： 解：（1）依據(jù)上表，實驗Ⅱ的產(chǎn)物是NO，且反應速率較快（不用加熱），所以制備NO氣體最適宜的是實驗Ⅱ，關閉旋塞C，從B管上端加入水，若觀察到A、B間形成液面差，且保持不變，說明裝置的氣密性良好，故答案為：產(chǎn)物是NO，反應速率較快（不用加熱）；A、B間形成液面差，且保持不變；
（2）據(jù)N化合價下降的規(guī)律得出，空格的兩個依次為0價和-3價，故物質為：N₂、NH₄⁺（或硝酸銨NH₄NO₃），
故答案為：N₂、NH₄⁺（或硝酸銨NH₄NO₃）；
（3）由題中信息可知，金與王水反應的離子方程式為：4H⁺+NO₃^-+Au?NO+Au³⁺+2H₂O、Au³⁺+4Cl^-=AuCl₄^-，反應的總離子方程式為：Au+4H⁺+NO₃^-+4Cl^-=NO↑+AuCl₄^-+2H₂O，
故答案為：Au+4H⁺+NO₃^-+4Cl^-=NO↑+AuCl₄^-+2H₂O；
（4）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，鐵不反應，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，當然選不同濃度的硝酸來實驗，看圖得到實驗結論為硝酸濃度越稀，產(chǎn)生氫氣越多；金屬與HNO₃反應是放熱反應，溫度也會影響金屬與HNO₃反應產(chǎn)生H₂，故要降溫，選擇冷水浴中進行實驗．
故答案為：硝酸的濃度、金屬的種類；2.0；Fe粉；0.1mol?L^-1HNO₃、2.0mol?L^-1HNO₃；越�。�

點評：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)了學生的看圖分析、理解能力．