Question

某同學(xué)為研究硝酸與鎂的反應(yīng)，進行圖示實驗，實驗現(xiàn)象及相關(guān)數(shù)據(jù)如下：（a）A中為一定濃度的硝酸與Mg片發(fā)生反應(yīng)，生成的氣體通過B后，在B中只生成一種鹽，剩余氣體遇空氣不變色，其體積為原體積的一半．（b）從C進入D中的氣體有兩種，且體積比為1：1．（c）將D加熱一段時間后，E中干燥的紅色石蕊試紙逐漸戀藍(lán)．（設(shè)實驗前，裝置中的空氣已排盡；氣體的體積均在同溫同壓下測定）
已知：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，且水蒸氣的體積忽略不計，實驗中的液體藥品均過量．請回答：

（1）硝酸與Mg片反應(yīng)生成的氣體成分是______（用化學(xué)式表示）．
（2）硝酸在裝置A的反應(yīng)中所表現(xiàn)的性質(zhì)有______．
（3）寫出D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______．
（4）若向反應(yīng)后的A中加入足量的NaOH固體，使產(chǎn)生的氣體全部逸出，其體積為硝酸與Mg片反應(yīng)生成的氣體體積的（同溫同壓），寫出符合上述實驗事實的硝酸與Mg片反應(yīng)的離子方程式______．

Answer 1

解：NO₂氣體與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，NO與NaOH溶液不反應(yīng)，但有NO₂，發(fā)生反應(yīng)NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，A產(chǎn)生的氣體通入B中，在B中只生成一種鹽，剩余氣體遇空氣不變色，說明A產(chǎn)生的氣體中有NO和NO₂兩種氣體且兩者的比例為1：1；結(jié)合（c）可知D中生成的氣體是NH₃，同時有水生成，反推知由N₂和H₂合成，即進入D中的氣體為N₂和H₂，二者體積之比為1：1，二者體積之和等于NO和NO₂兩種氣體的體積之和，故Mg和HNO₃反應(yīng)生成的氣體有NO、NO₂、N₂、H₂4種，且物質(zhì)的量相等，
向反應(yīng)后的A中加入足量的NaOH固體，使產(chǎn)生的氣體全部逸出，該氣體為氨氣，說明HNO₃的還原產(chǎn)物中還存在NH₄⁺，氨氣體積為硝酸與Mg片反應(yīng)生成的氣體體積的（同溫同壓），NH₄⁺物質(zhì)的量和每一種氣體的物質(zhì)的量相等，
（1）由上述分析可知，硝酸與Mg片反應(yīng)生成的氣體成分是NO、NO₂、N₂、H₂，
故答案為：NO、NO₂、N₂、H₂；
（2）反應(yīng)中硝酸中氮元素在產(chǎn)物中存在與硝酸鎂、硝酸銨、NO、NO₂、N₂中，N元素化合價表示為變化，部分解答，故反應(yīng)中硝酸起酸性、氧化劑作用，
故答案為：酸性、氧化劑；
（3）由上述分析可知，D中生成NH₃，同時有水生成，反應(yīng)方程式為：N₂+3H₂2NH₃、3H₂+Fe₂O₃2Fe+3H₂O，
故答案為：N₂+3H₂2NH₃、3H₂+Fe₂O₃2Fe+3H₂O；
（4）向反應(yīng)后的A中加入足量的NaOH固體，使產(chǎn)生的氣體全部逸出，該氣體為氨氣，說明HNO₃的還原產(chǎn)物中還存在NH₄⁺，氨氣體積為硝酸與Mg片反應(yīng)生成的氣體體積的（同溫同壓），NH₄⁺物質(zhì)的量和每一種氣體的物質(zhì)的量相等，配平后反應(yīng)離子方程式為：12Mg+30H⁺+5NO₃^-=12Mg²⁺+NH₄⁺+NO₂↑+NO↑+N₂↑+H₂↑+12H₂O，
故答案為：12Mg+30H⁺+5NO₃^-=12Mg²⁺+NH₄⁺+NO₂↑+NO↑+N₂↑+H₂↑+12H₂O．
分析：NO₂氣體與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，NO與NaOH溶液不反應(yīng)，但有NO₂，發(fā)生反應(yīng)NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，A產(chǎn)生的氣體通入B中，在B中只生成一種鹽，剩余氣體遇空氣不變色，說明A產(chǎn)生的氣體中有NO和NO₂兩種氣體且兩者的比例為1：1；結(jié)合（c）可知D中生成的氣體是NH₃，同時有水生成，反推知由N₂和H₂合成，即進入D中的氣體為N₂和H₂，二者體積之比為1：1，二者體積之和等于NO和NO₂兩種氣體的體積之和，故Mg和HNO₃反應(yīng)生成的氣體有NO、NO₂、N₂、H₂4種，且物質(zhì)的量相等．
向反應(yīng)后的A中加入足量的NaOH固體，使產(chǎn)生的氣體全部逸出，該氣體為氨氣，說明HNO₃的還原產(chǎn)物中還存在NH₄⁺，氨氣體積為硝酸與Mg片反應(yīng)生成的氣體體積的（同溫同壓），NH₄⁺物質(zhì)的量和每一種氣體的物質(zhì)的量相等，最后可根據(jù)得失電子守恒把化學(xué)方程式配平，據(jù)此解答．
點評：本題以實驗形式考查無機物推斷，需要學(xué)生對信息進行利用，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)與綜合運用能力，對學(xué)生的邏輯推理具有較高的要求，本題關(guān)鍵是確定每與硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物確定，難度很大，為易錯題目．