Question

某同学为研究硝酸与镁的反应，进行图示实验，实验现象及相关数据如下：中为一定浓度的硝酸与Mg片发生反应，生成的气体通过B后，在B中只生成一种盐，剩余气体遇空气不变色，其体积为原体积的一半；从C进入D中的气体有两种，且体积比为1∶1；将D加热一段时间后，E中干燥的红色石蕊试纸逐渐变蓝；设实验前，装置中的空气已排尽；气体的体积均在同温同压下测定。

已知：，，且水蒸气的体积忽略不计，实验中的液体药品均过量．请回答：

（1）硝酸与Mg片反应生成的气体成分是______用化学式表示．

（2）硝酸在装置A的反应中所表现的性质有______．

（3）写出D中发生反应的化学方程式______．

（4）若向反应后的A中加入足量的NaOH固体，使产生的气体全部逸出，其体积为硝酸与Mg片反应生成的气体体积的同温同压，写出符合上述实验事实的硝酸与Mg片反应的离子方程式______．

Answer

NO、、、 酸性、氧化性 N2+3H2 2NH3、3H2+Fe2O3 2Fe+3H2O 12Mg+30H++5NO3-=12Mg2++NH4++NO2↑+NO↑+N2↑+H2↑+12H2O

【解析】

NO2气体与NaOH溶液反应的化学方程式为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，NO与NaOH溶液不反应，但有NO2，发生反应NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，A产生的气体通入B中，在B中只生成一种盐，剩余气体遇空气不变色，说明A产生的气体中有NO和NO2两种气体且两者的比例为1∶1；结合(c)可知D中生成的气体是NH3，同时有水生成，反推知由N2和H2合成，即进入D中的气体为N2和H2，二者体积之比为1∶1，二者体积之和等于NO和NO2两种气体的体积之和，故Mg和HNO3反应生成的气体有NO、NO2、N2、H24种，且物质的量相等。

向反应后的A中加入足量的NaOH固体，使产生的气体全部逸出，该气体为氨气，说明HNO3的还原产物中还存在NH4+，氨气体积为硝酸与Mg片反应生成的气体体积的(同温同压)，NH4+物质的量和每一种气体的物质的量相等，最后根据得失电子守恒配平化学方程式，据此分析解答。

(1)由上述分析可知，硝酸与Mg片反应生成的气体成分是NO、NO2、N2、H2，故答案为：NO、NO2、N2、H2；

(2)反应中硝酸中氮元素在产物中存在于硝酸镁、硝酸铵、NO、NO2、N2中，N元素化合价部分变化，部分不变，故反应中体现了硝酸的酸性、氧化性，故答案为：酸性、氧化性；

(3)由上述分析可知，D中生成NH3，同时有水生成，反应方程式为：N2+3H2 2NH3、3H2+Fe2O3 2Fe+3H2O，故答案为：N2+3H2 2NH3、3H2+Fe2O3 2Fe+3H2O；

(4)向反应后的A中加入足量的NaOH固体，使产生的气体全部逸出，该气体为氨气，说明HNO3的还原产物中还存在NH4+，氨气体积为硝酸与Mg片反应生成的气体体积的(同温同压)，NH4+物质的量和每一种气体的物质的量相等，配平后反应离子方程式为：12Mg+30H++5NO3-=12Mg2++NH4++NO2↑+NO↑+N2↑+H2↑+12H2O，故答案为：12Mg+30H++5NO3-=12Mg2++NH4++NO2↑+NO↑+N2↑+H2↑+12H2O。