Question

5．一位同學(xué)在復(fù)習(xí)時(shí)遇到這樣一道習(xí)題：某無色溶液中可能含有“H⁺、OH^-、Na⁺、NO₃^-”，加入鋁粉后，只產(chǎn)生H₂，問該無色溶液中能大量存在哪幾種離子．
（1）加入鋁粉產(chǎn)生H₂，說明鋁具有還原性（填“氧化性”或“還原性”）．
（2）該同學(xué)分析：若H⁺大量存在，則NO3^-就不能大量存在．
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)如下：

裝置	現(xiàn)象
	�。畬�(shí)驗(yàn)初始，未見明顯現(xiàn)象 ⅱ．過一會(huì)兒，出現(xiàn)氣泡，液面上方呈淺棕色 ⅲ．試管變熱，溶液沸騰

①鹽酸溶解Al₂O₃薄膜的離子方程式是6H⁺+Al₂O₃=2Al³⁺+3H₂O．
②根據(jù)現(xiàn)象ⅱ，推測(cè)溶液中產(chǎn)生了NO，為進(jìn)一步確認(rèn)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí) 驗(yàn)	內(nèi) 容	現(xiàn) 象
實(shí)驗(yàn)1	將濕潤(rùn)KI-淀粉試紙置于空氣中	未變藍(lán)
實(shí)驗(yàn)2	用濕潤(rùn)KI-淀粉試紙檢驗(yàn)淺棕色氣體	試紙變藍(lán)

a．淺棕色氣體是NO₂．
b．實(shí)驗(yàn)1的目的是對(duì)比實(shí)驗(yàn)，排除氧氣使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)的可能．
c．實(shí)驗(yàn)1、2說明反應(yīng)生成了NO，將生成NO的離子方程式補(bǔ)充完整：
1Al+1NO₃^-+4H⁺═1Al₃⁺+1NO↑+2H₂O．
（3）再假設(shè)：若OH^-大量存在，NO₃^-也可能不能大量存在．
重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)如下：

裝置	現(xiàn)象
	�。畬�(shí)驗(yàn)初始，未見明顯現(xiàn)象 ⅱ．過一會(huì)兒，出現(xiàn)氣泡，有刺激性氣味

為確認(rèn)“刺激性氣味”氣體，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：用濕潤(rùn)KI-淀粉試紙檢驗(yàn)，未變藍(lán)；用濕潤(rùn)紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán)．
①刺激性氣味的氣體是NH₃．
②產(chǎn)生該氣體的離子方程式是8Al+3NO₃^-+5OH^-+2H₂O=3NH₃↑+8AlO₂^-．
（4）在NaOH溶液中加入鋁粉，結(jié)果只檢驗(yàn)出有H₂生成，其化學(xué)方程式是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)：NO₃?在酸、堿性環(huán)境中都有一定的氧化性，能氧化鋁單質(zhì)，產(chǎn)生含氮化合物．習(xí)題中的無色溶液一定能大量存在的是Na⁺和OH^-．

Answer 1

分析 無色溶液中可能含有“H⁺、OH^-、Na⁺、NO₃^-”，加入鋁粉后，只產(chǎn)生H₂，因硝酸具有強(qiáng)氧化性，則無色溶液應(yīng)為NaOH溶液，
（1）加入鋁粉產(chǎn)生H₂，Al失去電子，H得到電子；
（2）①鹽酸與氧化鋁反應(yīng)生成氯化鋁和水；
②液面上方呈淺棕色，一定不是氫氣，為氮的氧化物，由將濕潤(rùn)KI-淀粉試紙置于空氣中未變藍(lán)，說明KI在空氣中不能被氧化，而用濕潤(rùn)KI-淀粉試紙檢驗(yàn)淺棕色氣體試紙變藍(lán)，則KI被氧化，即二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，再氧化碘離子生成碘單質(zhì)；Al與H⁺、NO₃^-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硝酸鋁、NO和水；
（3）用濕潤(rùn)KI-淀粉試紙檢驗(yàn)，未變藍(lán)；用濕潤(rùn)紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán)，則氣體為氨氣，堿性條件下Al與NO₃^-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氨氣；
（4）NaOH溶液中加入鋁粉，結(jié)果只檢驗(yàn)出有H₂生成，即反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣．

解答 解：無色溶液中可能含有“H⁺、OH^-、Na⁺、NO₃^-”，加入鋁粉后，只產(chǎn)生H₂，因硝酸具有強(qiáng)氧化性，則無色溶液應(yīng)為NaOH溶液，
（1）加入鋁粉產(chǎn)生H₂，Al失去電子，H得到電子，則Al為還原劑，具有還原性，故答案為：還原性；
（2）①鹽酸與氧化鋁反應(yīng)生成氯化鋁和水，該離子反應(yīng)為6H⁺+Al₂O₃═2Al³⁺+3H₂O，故答案為：6H⁺+Al₂O₃═2Al³⁺+3H₂O；
②液面上方呈淺棕色，一定不是氫氣，為氮的氧化物，由將濕潤(rùn)KI-淀粉試紙置于空氣中未變藍(lán)，說明KI在空氣中不能被氧化，而用濕潤(rùn)KI-淀粉試紙檢驗(yàn)淺棕色氣體試紙變藍(lán)，則KI被氧化，即二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，再氧化碘離子生成碘單質(zhì)，
a．由上述分析可知，淺棕色氣體是NO₂，故答案為：NO₂；
b．實(shí)驗(yàn)1的目的是對(duì)比實(shí)驗(yàn)，排除氧氣使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)的可能，故答案為：對(duì)比實(shí)驗(yàn)，排除氧氣使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)的可能；
c．Al與H⁺、NO₃^-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硝酸鋁、NO和水，離子反應(yīng)為Al+NO₃^?+4H⁺═Al³⁺+NO↑+2H₂O，故答案為：1；1；4；H⁺；1；1；2；H₂O；
（3）①用濕潤(rùn)KI-淀粉試紙檢驗(yàn)，未變藍(lán)；用濕潤(rùn)紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán)，則氣體為NH₃，故答案為：NH₃；
②由上述分析可知，堿性條件下Al與NO₃^-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氨氣，離子反應(yīng)為8Al+3NO₃^-+5OH^-+2H₂O═3NH₃↑+8AlO₂^-，
故答案為：8Al+3NO₃^-+5OH^-+2H₂O═3NH₃↑+8AlO₂^-；
（4）NaOH溶液中加入鋁粉，結(jié)果只檢驗(yàn)出有H₂生成，即反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)為2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)中的成分及性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意設(shè)計(jì)思路與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，側(cè)重實(shí)驗(yàn)學(xué)生分析能力、綜合應(yīng)用能力的考查，較好考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能，題目難度中等．