Question

【題目】某校九年級“我們愛化學”活動小組的同學，在老師的指導下對稀硝酸的性質進行了實驗探究。

（實驗設計）（1）將紫色石蕊溶液滴入稀硝酸中，預計紫色石蕊溶液由紫色變為_____色；

（2）將銅片加入稀硝酸中，觀察現象。

（實驗驗證）同學們按上述設計進行了實驗，卻發現紫色石蕊溶液變色后一會兒即褪去，銅片投入稀硝酸后，有氣泡冒出，產生無色氣體X，無色氣體X遇空氣變成紅棕色有刺激性氣味的氣體。

（提出問題）（1）紫色石蕊溶液變色后為何會褪色？

（2）上述產生的無色氣體X是什么？硝酸具有哪些特性？

（查閱資料）Ⅰ、硝酸具有強氧化性，可與Cu、Zn等多種金屬反應生成相應的硝酸鹽，但不會生成H2。

Ⅱ、某些氣態含氮物質的物理性質如下表所示：

物質	N2	NH3	NO	NO2
顏色	無色	無色	無色	紅棕色
溶解性	不溶于水	極易溶于水	不溶于水	可溶于水

（猜想與分析）（1）小強同學認為紫色石蕊溶液變色后又褪色是由于試管不干凈，含有其他雜質造成的，要證明小強的觀點，應進行的操作是_____；

（2）大家一致認為紅棕色氣體是NO2，但對于無色氣體X及變化的原因有不同的觀點。

①小華同學認為氣體X是N2，但遭到大家的一致反對，理由是_____；

②小明同學認為氣體X是NH3，也遭到大家的一致反對，理由是_____；

③經討論，最終大家獲得了氣體X是NO的共識。NO遇到空氣中的氧氣生成NO2的化學方程式為_____；

（表達交流）根據探究結果，請分析稀鹽酸和銅不反應而稀硝酸卻能與銅反應的原因：_____；

（反思拓展）（1）活動小組的同學對硝酸能與Zn反應很感興趣，便取了一小塊鋅片投入稀硝酸中，發現鋅片溶解，也出現上述Cu與稀硝酸反應的類似現象，確定生成了NO，并在老師的幫助下，測出恰好反應時Zn和HNO3的質量比為65：168，由此獲得了Zn與稀硝酸反應的化學方程式為_____；

（2）活動小組的同學在老師的幫助下獲得了一定質量分數的硝酸和鋅反應對應的產物：質量分數為1%時生成NH4NO3；質量分數為15%時生成N2O；質量分數為50%時生成NO；質量分數為80%時生成NO2，由此可以得到的規律是_____；

（3）將銅片加入足量的濃硝酸中，發現反應后所得溶液呈綠色，活動小組的同學查閱資料得知，這是由于生成的紅棕色NO2溶解在溶液中引起的，請設計一個簡單的實驗證明：_____。

Answer 1

【答案】紅 用干凈的試管重復實驗 氮氣化學性質很穩定，所以常溫下氮氣在空氣中不能直接被氧化成二氧化氮 氨氣極易溶于水，且不易被氧化 銅的金屬活動性可知銅的活動性在氫后，所以不會與鹽酸反應生成氫氣，但由于硝酸具有強氧化性，所以能與銅反應生成一氧化氮等物質 硝酸的濃度越高，得到的化合物中氮元素的化合價越高 加熱綠色溶液，有紅棕色氣體產生，溶液變成藍色，則說明溶液呈綠色是由于生成的紅棕色NO2溶解在溶液中引起的

【解析】

實驗設計：

（1）將紫色石蕊溶液滴入稀硝酸中，紫色石蕊遇酸變紅，預計紫色石蕊溶液由紫色變為紅色；

猜想與

（1）小強同學認為紫色石蕊溶液變色后又褪色是由于試管不干凈，含有其他雜質造成的，要證明小強的觀點，應進行的操作是用干凈的試管重復實驗；

（2）①小華同學認為氣體X是N2，但遭到大家的一致反對，理由是氮氣化學性質很穩定，所以常溫下氮氣在空氣中不能直接被氧化成二氧化氮；

②小明同學認為氣體X是NH3，也遭到大家的一致反對，理由是氨氣極易溶于水，且不易被氧化；

③NO遇到空氣中的氧氣生成NO2的，應的化學方程式為；

表達交流：

根據探究結果，可知稀鹽酸和銅不反應而稀硝酸卻能與銅反應的原因：銅的金屬活動性可知銅的活動性在氫后，所以不會與鹽酸反應生成氫氣，但由于硝酸具有強氧化性，所以能與銅反應生成一氧化氮等物質；

反思拓展：

（1）由題干信息可知該反應是鋅與硝酸反應生成硝酸鋅、一氧化氮和水，設該方程式中鋅與硝酸的化學計量數分別為x、y，則有，可得，由此獲得了鋅與稀硝酸反應的化學方程式為 ；

（2）活動小組的同學在老師的幫助下獲得了一定質量分數的硝酸和鋅反應對應的產物：質量分數為1%時生成硝酸銨；質量分數為15%時生成一氧化二氮；質量分數50%時生成；質量分數為80%時生成，由此可以得到的規律是：硝酸的濃度越高，得到的化合物中氮元素的化合價越高；

（3）氣體在水中的溶解度隨溫度的升高而減小，加熱后二氧化氮會從溶液中逸出，故設計的實驗方案為：加熱綠色溶液，有紅棕色氣體產生，溶液變成藍色，則說明溶液呈綠色是由于生成的紅棕色NO2溶解在溶液中引起的。