Question

金属M在酸性或碱性溶液中均可与HNO₃发生氧化还原反应，转化关系如下（部分生成物未列出）：

已知：C、D、E、G均为气体，且G为单质；将D通入A溶液产生白色沉淀；将F逐滴加入B溶液至过量，先产生白色沉淀，随后沉淀消失。

请回答下列问题：

（1）写出下列物质的化学式：M    、F    、G    。

（2）A溶液与B溶液混合也能产生白色沉淀，写出该反应的离子方程式               。 [

（3）除去气体C中的气体E的化学方法是                                        。

（4）将10mL充满气体E和O₂混合气的试管倒扣在水槽中，反应后试管中残留1mL无色气体，则试管中气体E的体积是                  mL。

（5）D →C反应的化学方程式是                                             。

（6）M与NO₃^-在碱性条件下反应的离子方程式为                                    。

Answer

（1）Al；HNO3；N2 (各1分，共3分) （2）Al3+ +3AlO2- +6H2O = 4Al(OH)3↓ (2分)

（3）将气体通入水中，再用排水法收集(2分) （4） 8.6或7.2 (3分)

（5）4NH3+5O2 4NO+6H2O(2分) （6）8Al+3NO3-+5OH- +2H2O = 8Al+3NH3↑(2分)

【解析】

试题分析：将F逐滴加入B溶液至过量，先产生白色沉淀，随后沉淀消失，这说明白色沉淀是氢氧化铝。E与水反应生成F，且E是气体，所以E是二氧化氮，F是硝酸，则B是偏铝酸钠盐。C氧化得到E，所以C是NO。D催化氧化生成C，则D是氨气。氨气和NO2作用生成氮气和水，则G是氮气。M是金属，则M应该是Al。将D通入A溶液产生白色沉淀，则A是硝酸铝。

（1）根据以上分析可知M、F、G的化学式分别是Al、HNO3、N2。

（2）铝盐与偏铝酸盐水解相互促进生成氢氧化铝，离子方程式为Al3+ +3AlO2- +6H2O = 4Al(OH)3↓。

（3）NO2溶于水生成硝酸和NO，所以除去NO中的NO2可以将气体通入水中，再用排水法收集。

（4）如果残留的气体是氧气，设参加反应的氧气是xml，则则根据方程式4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知4x+x+1＝10，解得x＝1.8，则NO2的体积是7.2mL。如果剩余气体是NO，则根据方程式3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO可知参加该反应的NO2是3mL。因此根据4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知氧气的体积是7ml÷5＝1.2ml，所以NO2的体积是8.6ml。

（5）氨气催化氧化的方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O。

（6）在酸性条件下铝与硝酸反应的离子方程式为8Al+3NO3-+5OH- +2H2O = 8Al+3NH3↑。

【考点定位】本题主要是考查无机框图题推断

【名师点晴】有关氮的氧化物计算题的守恒解题方法

（1）原子守恒法（关系式法）：

①NO和O2混合气体通入水中：由2NO＋O2＝2NO2和3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3，因此当体积比V(NO)∶V(O2)

②NO2和O2混合气体通入水中：由3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO和2NO＋O2＝2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3，因此当体积比V(NO2)∶V(O2)

③NO、NO2和O2三种混合气体通入水中：先按3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按①计算。

（2）电子守恒法：当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。这是得失电子守恒法解答此类题目的依据。

（3）NO、NO2混合气体与NaOH溶液反应时的N守恒，发生如下反应①2 NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，②NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。则当V(NO)>V(NO2)时，只发生反应②反应后剩余NO，体积为V(NO)原－V(NO2)；当V(NO2)≥V(NO)时，反应①和②都发生，最后无气体剩余。