Question

19．為探究NO₃^-的性質(zhì)，某實(shí)驗(yàn)小組學(xué)生進(jìn)行下列系列實(shí)驗(yàn)探究，請按要求回答下列問題．

【系列一】實(shí)驗(yàn)		溶液X	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)Ⅰ		1mol/L稀硝酸	觀察到電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)．
實(shí)驗(yàn)Ⅱ		6mol/L稀硝酸	觀察到電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)，鋁片表面產(chǎn)生無色氣體，在液面上方變?yōu)榧t棕色
實(shí)驗(yàn)Ⅲ		6mol/LNaOH溶液	觀察到（現(xiàn)象寫在答題處）．
實(shí)驗(yàn)Ⅳ			A、C中均無明顯現(xiàn)象，B中有無色氣體生成．

【查閱資料】活潑金屬與1mol/L稀硝酸反應(yīng)有H₂和NH₄⁺生成，NH₄⁺生成的原理是產(chǎn)生H₂的過程中NO₃^-被還原．
（l）實(shí)驗(yàn)I：生成NH₄⁺電極反應(yīng)式是NO₃^-+8e^-+10 H⁺=NH₄⁺+3H₂O；
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ：電子流向：電子Mg電極經(jīng)導(dǎo)線到Al極．
（3）實(shí)驗(yàn)Ⅲ：觀察到的現(xiàn)象是電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，Mg電極上有無色氣體產(chǎn)生，負(fù)極反應(yīng)式為Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）實(shí)驗(yàn)IV：推測B中氣體成分可能為NH₃、H₂．
【系列二】向盛有2mL 0.1mol/LBa（NO₃）₂溶液的試管中，緩慢通入SO₂氣體，試管內(nèi)有白色沉淀產(chǎn)生，液面上方氣體無色，接近瓶口處顯淺棕色．
（5）學(xué)生甲推測是NO₃^-氧化SO₂，他的推測證據(jù)是溶液中有沉淀產(chǎn)生、接近瓶口處顯淺棕色．
（6）學(xué)生乙則推測是溶液中溶解的O₂也氧化了SO₂，且設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)證明了自己的推測正確：向2mL0.1mol/LBaCl₂溶液中緩慢通入SO₂，若觀察到現(xiàn)象：試管內(nèi)有白色沉淀產(chǎn)生，則乙推測成立．
（7）分別用0.1mol/LBa（NO₃）₂、O₂氧化等量的SO₂，消耗二者物質(zhì)的量之比為2：1．

Answer 1

分析 （1）原電池中鋁做負(fù)極，鋁做正極，硝酸在正極還原成銨根離子；
（2）電子從負(fù)極流向正極，故電子3Mg電極經(jīng)導(dǎo)線到Al極；
（3）負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，正極發(fā)生的反應(yīng)為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，故觀察到的現(xiàn)象是電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，Mg電極上有無色氣體產(chǎn)生；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）堿性條件下鋁能與堿反應(yīng)生成氫氣，氫氣有還原性，可以將硝酸根還原生成氨氣，據(jù)此極性分析；
（5）NO₃^-氧化SO₂，則硝酸根被還原成一氧化氮，一氧化氮可以再被氧化成二氧化氮，使得液面上方略顯淺棕色，SO₂被氧化成SO₄^2-，SO₄^2-與Ba（NO₃）₂產(chǎn)生白色沉淀；
（6）乙同學(xué)要證明了自己的推測正確，應(yīng)使用鋇鹽且陰離子不能氧化二氧化硫，這樣才可以做對比；
（7）Ba（NO₃）₂溶液與SO₂反應(yīng)生成硫酸鋇和一氧化氮，反應(yīng)的離子方程式為3Ba（NO₃）₂+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO+4HNO₃①，2SO₂+O₂=2SO₃②，氧化等量的SO₂，由①②得6Ba（NO₃）₂～6SO₂～3O₂，據(jù)此求消耗二者物質(zhì)的量之比．

解答 解：（1）硝酸在正極還原成銨根離子，故生成NH₄⁺的電極反應(yīng)式是NO₃^-+8e^-+10 H⁺=NH₄⁺+3H₂O，
故答案為：NO₃^-+8e^-+10 H⁺=NH₄⁺+3H₂O；
（2）電子從負(fù)極流向正極，故電子Mg電極經(jīng)導(dǎo)線到Al極，
故答案為：電子Mg電極經(jīng)導(dǎo)線到Al極；
（3）負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，正極發(fā)生的反應(yīng)為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，故觀察到的現(xiàn)象是電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，Mg電極上有無色氣體產(chǎn)生；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，Mg電極上有無色氣體產(chǎn)生；Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）堿性條件下鋁能與堿反應(yīng)生成氫氣，氫氣有還原性，可以將硝酸根還原生成氨氣，故實(shí)驗(yàn)IV，推測B中氣體成分可能為NH₃、H₂，
故答案為：NH₃、H₂；
（5）NO₃^-氧化SO₂，則硝酸根被還原成一氧化氮，一氧化氮可以再被氧化成二氧化氮，使得液面上方略顯淺棕色，SO₂被氧化成SO₄^2-，SO₄^2-與Ba（NO₃）₂產(chǎn)生白色沉淀，
故答案為：溶液中有沉淀產(chǎn)生；接近瓶口處顯淺棕色；
（6）乙同學(xué)要證明了自己的推測正確，應(yīng)使用鋇鹽且陰離子不能氧化二氧化硫，這樣才可以做對比，所以所用試劑為0.1mol/LBaCl₂溶液，可以看到有白色沉淀出現(xiàn)，
故答案為：BaCl₂；試管內(nèi)有白色沉淀產(chǎn)生；
（7）Ba（NO₃）₂溶液與SO₂反應(yīng)生成硫酸鋇和一氧化氮，反應(yīng)的離子方程式為3Ba（NO₃）₂+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO+4HNO₃①，2SO₂+O₂=2SO₃②，氧化等量的SO₂，由①②得6Ba（NO₃）₂～6SO₂～3O₂，故消耗二者物質(zhì)的量之比為6：3=2：1，
故答案為：2：1．

點(diǎn)評 本題考查原電池工作原理，題目難度中等，明確不同濃度的硝酸與鋁的反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵，明確原電池的正負(fù)極與電解質(zhì)溶液、鋁的性質(zhì)、另一電極材料的活動性強(qiáng)弱有關(guān)．