Question

盐酸硫酸和硝酸是三种常用的酸,为什么初中化学只介绍了盐酸和硫酸,没有介绍硝酸呢?兴趣小组同学在实验室发现一瓶硝酸,发现硝酸保存在棕色试剂瓶中,小组的同学对此产生了好奇，并对硝酸的部分性质进行如下探究。

[查阅资料]①棕色试剂瓶常用于保存见光易分解的物质;②NO是无色气体，能与空气中的氧气迅速反应生成NO₂,NO₂是红棕色气体,低温时转化成液体N₂O₄;③相同条件下,气体的体积比等于气体分子数目之比;④无水氯化钙可干燥NO、NO₂、H₂、O₂等。

[提出问题]硝酸具有哪些化学性质?

[提出猜想]猜想一:硝酸不稳定,易分解;

猜想二:稀硝酸可与铁反应产生氢气;

猜想三:硝酸能与氢氧化钠反应。

[实验探究]

	实验操作	实验现象	实验结论
①	取少量浓硝酸于试管中,用酒精灯加热	产生红棕色气体	猜想一正确
②	向稀硝酸中加入少量铁粉	有气泡产生，气体在试管口由无色变为红棕色，铁粉逐渐溶解，得到黄色溶液	猜想二不正确
③	向稀硝酸中滴加氢氧化钠溶液	无明显现象	猜想三不正确

[交流讨论]（1）小明认为铁与稀硝酸反应产生的气体是NO,他的依据是___________________。

（2）小江认为实验③的结论不严谨,他重新设计方案验证猜想三，请补充小江的实验报告:

实验操作	实验现象	实验结论
_______________。	_______________。	猜想三正确

[继续探究]为验证硝酸分解的气体产物,在老师的指导下,小组同学设计如图装置:

[实验步骤] I.关闭K₂,打开K,加热观察到有红棕色气体产生,当有红棕色气体由导管口a逸出时,将带火星的木条放在导管口a处,观察到木条复燃;

II.打开K₂,关闭K₁,一段时间后,试管1中出现无色液体,试管2中无明显现象,将带火星的木条放在导管口b处,观察到木条复燃。经进一步实验确认浓硝酸分解的产物有三种,则浓硝酸分解产生的气体为____________。

[知识拓展]小江分析上述实验后,认为二氧化氮具有助燃性,请说明理由_____________。

Answer

参加反应的物质中含有氮元素和氧元素，NO是无色气体，能与空气中氧气反应生成红棕色的NO2 先向氢氧化钠溶液中滴加几滴无色酚酞试液，再逐滴加人稀硝酸(合理即可) 滴加无色酚酞试液后显红色，加人稀硝酸后颜色变浅，最后变成无色(与上空对应) NO2、O2 由硝酸分解的产物可知硝酸分解的化学方程式,其中二氧化氮与氧气的分子数目之比为4:1，即分解的气体产物中二氧化氮与氧气的体积比为4:1，二者的混合气体能使带火星的木条复燃，对比带火星的木条在空气中的现象可知二氧化氮具有助燃性(合理即可)。

【解析】

[交流讨论]

（1）铁和稀硝酸为反应物，从质量守恒定律中的元素守恒分析，可知反应生成的气体可能是一氧化氮；从现象分析，铁与稀硝酸反应产生的气体开始无颜色，上升至试管口时变成红棕色，根据[查阅资料]，可知一氧化氮是无色气体，一氧化氮可与空气中的氧气迅速反应生成二氧化氮，二氧化氮是红棕色气体，所以铁与稀硝酸反应生成的气体是一氧化氮；

（2）氢氧化钠与硝酸反应生成硝酸钠和水，硝酸钠易溶于水，所以反应无明显现象，要证明反应确实发生了，可利用酸碱指示剂，先向氢氧化钠溶液中滴加几滴无色酚酞试液，再逐滴加人稀硝酸，观察到溶液先变红色，随着稀硝酸的加入，溶液颜色逐渐变浅，最后变成无色，证明反应后的溶液中没有氢氧化钠，即氢氧化钠与稀硝酸发生了反应；

[实验步骤]

根据试管1中有无色液体产生，结合二氧化氮的性质可知，浓硝酸分解生成了二氧化氮，根据带火星的木条放在导管口b处可以复燃，说明浓硝酸分解的产物中有氧气，再结合浓硝酸的分解产物有三种，根据质量守恒定律可知，另一种产物是水，即浓硝酸分解生成的气体为二氧化氮、氧气；

[知识拓展]

氧气能使带火星的木条复燃，氧气约占空气体积的五分之一，空气不能使带火星的木条复燃，根据浓硝酸分解的化学方程式可知，浓硝酸分解产生的气体中氧气占气体总体积的五分之一，根据实验现象，浓硝酸分解产生的混合气体可使带火星的木条复燃，由此可知二氧化氮具有一定的助燃性。