Question

某无色溶液中可能含有H⁺、OH^-、Na⁺、K⁺、NO，加入铝粉后，只产生H₂，为探究该溶液中存在的离子，某学习小组进行了如下实验。

（1）甲同学分析“若H⁺大量存在，则NO就不能大量存在”，设计实验证实如下：

装置	现象
	Ⅰ.实验初始，未见明显现象 Ⅱ.过一会儿，出现气泡，液面上方出现浅棕色气体 Ⅲ.试管变热，溶液沸腾

①现象Ⅲ产生的原因___。

②根据现象Ⅱ，推测溶液中产生了NO，为进一步确认，进行如下实验：

实验	内容	现象
实验1	将湿润KI—淀粉试纸置于空气中	试纸未变蓝
实验2	用湿润KI—淀粉试纸检验浅棕色气体	试纸变蓝

实验1、2说明反应生成了NO。

请用化学方程式解释气体变为浅棕色的原因___。

（2）乙同学分析“若OH^-大量存在，NO也可能不大量存在”，重新设计实验证实如下：

装置	现象
	Ⅰ.实验初始，未见明显现象 Ⅱ.过一会儿，出现气泡，有刺激性气味

为确认："刺激性气味”气体，进行如下实验：用湿润KI—淀粉试纸检验，未变蓝；用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝。

产生该刺激性气味气体的离子方程式是___。

（3）甲、乙两位同学设计的实验初始时均未见明显现象的原因是___。

（4）根据以上实验分析，该溶液中一定大量存在的离子是___。

Answer

该反应是放热反应 2NO+O2=2NO2 8Al+3NO+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO 铝表面有一层氧化铝薄膜，氧化铝既能和强酸反应又能和强碱反应 OH-

【解析】

硝酸具有强氧化性，与铝反应不能生成氢气，向题给无色溶液中加入铝粉后，只产生H2，说明溶液中一定不含有氢离子，一定含有氢氧根，含有钠离子和钾离子中的一种或两种，可能含有硝酸根。

(1)向铝粉中加入盐酸和硝酸钠溶液，实验初始，未见明显现象说明铝粉表面的氧化铝先与盐酸反应，由过一会儿，出现气泡，液面上方出现浅棕色气体说明铝粉与硝酸反应生成氮的氧化物，由试管变热，溶液沸腾可知，铝与硝酸的反应为放热反应；

①由试管变热，溶液沸腾可知，铝与硝酸的反应为放热反应，故答案为：该反应是放热反应；

②实验1将湿润KI－淀粉试纸置于空气中未变蓝，说明KI在空气中不能被氧化，实验2用湿润KI－淀粉试纸检验浅棕色气体试纸变蓝，说明KI被氧化生成碘单质，浅棕色气体中一定含有二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸将碘离子氧化生成单质碘，则浅棕色气体为一氧化氮和二氧化氮的混合气体，气体变为浅棕色的原因是一氧化氮被空气中的氧气氧化生成二氧化氮，反应的化学方程式为2NO+O2=2NO2，故答案为：2NO+O2=2NO2；

(2)向铝粉中加入氢氧化钠溶液，实验初始，未见明显现象说明铝粉表面的氧化铝先与氢氧化钠溶液反应，过一会儿，出现气泡，有刺激性气味，由用湿润KI—淀粉试纸检验，未变蓝可知刺激性气味气体不是氮的氧化物，由用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝可知刺激性气味气体为氨气，由上述分析可知，碱性条件下Al与NO3—发生氧化还原反应生成氨气，反应的离子方程式为8Al＋3NO3—＋5OH－＋2H2O=3NH3↑＋8AlO2—，故答案为：8Al＋3NO3—＋5OH－＋2H2O=3NH3↑＋8AlO2—；

(3)由以上分析可知甲、乙两位同学设计的实验初始时均未见明显现象的原因是铝表面有一层氧化铝薄膜，氧化铝是两性氧化物，既能和强酸反应又能和强碱反应，先与盐酸和氢氧化钠溶液反应，故答案为：铝表面有一层氧化铝薄膜，氧化铝既能和强酸反应又能和强碱反应；

(4)根据以上实验分析，如果溶液中有H＋，OH－和NO3－均不能大量存在，溶液中没有阴离子，是不符合客观规律的；若溶液中存在大量的OH－，根据分析，NO3－不能大量存在，则该溶液中一定大量存在的离子是OH－，钠离子和钾离子中的一种或两种，可能含有硝酸根，故答案为：OH－。