Question

某研究性学习小组探究NO₃^-在不同环境中的氧化性．
（1）实验一：
①试管a、b中均加入等浓度等体积的NaNO₃溶液和等质量的铜片，加热，无明显现象；
②向试管a中加入VmL NaOH溶液，加热，无明显现象；
③向试管b中加入VmL稀H₂SO₄，加热，可观察到的现象是

 

．
实验一的目的是

 

．
（2）实验二：利用如图装置探究不同浓度HNO₃的氧化性．
①已知电流计指针偏转方向足电子移动方向．将铜、铁两极同时插入浓HNO₃中，观察到电流计指针指向铜，但迅速反转，指针偏向铁一端，此时铁做

 

极（填“正”或“负”）；指针反转的原因是

 

．
②将浓HNO₃改为稀HNO₃后，观察到电流计指针指向铜，此时正极反应式是

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）①试管a、b中均加入等浓度等体积的NaNO₃溶液和等质量的铜片，加热，无明显现象；说明硝酸钠和铜不反应，即中性条件下硝酸根离子没有强氧化性；
②向试管a中加入VmL NaOH溶液，加热，无明显现象；说明在碱性条件下硝酸根离子无强氧化性；
向试管b中加入VmL稀H₂SO₄，加热，硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，可把铜氧化成铜离子，本身被还原成一氧化氮；
由此可知实验一的目的；
（2）①铁在浓硝酸钝化，故铁铜组成的原电池放在浓硝酸中，铁作正极；
②铁比铜活泼，故放在稀硝酸中，铁失电子，正极硝酸根离子得电子发生还原反应．

解答： 解：（1）①试管a、b中均加入等浓度等体积的NaNO₃溶液和等质量的铜片，加热，无明显现象；说明硝酸钠和铜不反应，即中性条件下硝酸根离子没有强氧化性；
②向试管a中加入VmL NaOH溶液，加热，无明显现象；说明在碱性条件下硝酸根离子无强氧化性；
向试管b中加入VmL稀H₂SO₄，加热，硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，可把铜氧化成铜离子，本身被还原成一氧化氮，因此看到溶液变成蓝色，溶液中有气泡冒出，由此可知实验一的目的为探究不同酸碱性溶液中硝酸根离子的氧化性；
故答案为：铜溶解，生成无色气体，溶液由无色变化为蓝色；探究硝酸根离子在酸碱性溶液中的氧化性；
（2）①铁在浓硝酸钝化形成了保护膜，阻止了铁进一步和硝酸反应，铜和硝酸反应，故指针迅速偏转，故铁铜组成的原电池放在浓硝酸中，铁作正极；
故答案为：正；铁在浓硝酸中迅速氧化，在铁表面形成一层致密的氧化物薄膜，阻止铁与浓硝酸进一步反应；
②铁比铜活泼，故放在稀硝酸中，铁失电子，正极硝酸根离子得电子发生还原反应，反应的离子方程式为：NO₃^-+3e^-+4H⁺=NO↑+2H₂O；
故答案为：NO₃^-+3e^-+4H⁺=NO↑+2H₂O．

点评：本题考查了硝酸根离子的氧化性的条件及硝酸浓度不同，产物不同的验证，中等难度，要注意浓硝酸能使金属铁和铝钝化，易被忽落，为易错点．