Question

硝酸是氧化性酸，其本质是NO₃^－有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关NO₃^－氧化性的探究（实验均在通风橱中完成）。

实验装置	编号	溶液X	实验现象
	实验Ⅰ	6 mol·L^-1稀硝酸	电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色。
实验Ⅱ	15 mol·L^-1浓硝酸	电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色。

（1）实验Ⅰ中，铝片作____________（填“正”或“负”）极。液面上方产生红棕色气体的化学方程式是____________。

（2）实验Ⅱ中电流计指针先偏向右边后偏向左边的原因是________________。

查阅资料：活泼金属与1 mol·L^-1稀硝酸反应有H₂和NH₄⁺生成，NH₄⁺生成的原理是产生H₂的过程中NO₃^－被还原。

（3）用上图装置进行实验Ⅲ：溶液X为1 mol·L^-1稀硝酸溶液，观察到电流计指针向右偏转。

① 反应后的溶液中含NH₄⁺。实验室检验NH₄⁺的方法是________。

② 生成NH₄⁺的电极反应式是________。

（4）进一步探究碱性条件下NO₃^－的氧化性，进行实验Ⅳ：

① 观察到A中有NH₃生成，B中无明显现象。A、B产生不同现象的解释是________。

②A中生成NH₃的离子方程式是________。

（5）将铝粉加入到NaNO₃溶液中无明显现象，结合实验Ⅲ和Ⅳ说明理由________。

Answer

负 2NO+O2=2NO2 Al开始作电池的负极，Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作负极 取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH4+ NO3-＋8e-＋10 H+＝NH4+＋3H2O Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3，而Mg不能与NaOH溶液反应 8Al＋3NO3-＋5OH-＋2H2O＝3NH3↑＋8AlO2- 因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程，NO3－无法被还原

【解析】

（1）实验Ⅰ中，由于Al的金属活动性比Cu强，因此Al做负极。铜片表面产生的无色气体是NO，在液体上方NO被空气中的氧气氧化成红棕色的NO2，方程式为2NO+O2=2NO2；（2）实验Ⅱ中， Al的金属活动性比Cu强，Al开始作电池的负极，电流计指针先偏向右边；由于Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜，阻止了内层金属的进一步反应，因此，Cu作负极，电流计指针偏向左边；

（3）①实验室检验NH4+有两种常用方法：方法一，取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH4+；方法二，取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，并在试管口放一蘸有浓盐酸的玻璃棒，若有白烟生成，证明溶液中含NH4+；②NH4+的生成是NO3－被还原的结果，其电极反应式为NO3-＋8e-＋10 H+＝NH4+＋3H2O

（4）①观察到A中有NH3生成，是由于Al与NaOH溶液反应产生H2，并且与此同时，H2可将NO3-还原为NH3；B中无现象是由于Mg与NaOH溶液不反应；②A中生成NH3的离子方程式为 8Al＋3NO3-＋5OH-＋2H2O＝3NH3↑＋8AlO2-；

（5）铝与中性的硝酸钠溶液不能生成H2， NO3－无法被还原，因此将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象。