Question

3．某無色溶液中可能含有H⁺、OH^-、K⁺、NO₃^-，加入鋁粉后，只產(chǎn)生H₂．試回答：
（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）甲同學分析：若H⁺大量存在，則NO₃^-就不能大量存在．設計實驗證實如表：

裝   置	現(xiàn)   象
	Ⅰ．實驗初始，未見明顯現(xiàn)象
	Ⅱ．過一會兒，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，推測溶液中產(chǎn)生了NO，為進一步確認，進行如下實驗：

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

a．淺棕色氣體是NO₂．
b．實驗1、2說明反應生成了NO，寫出該反應的離子方程式：Al+NO₃^?+4H⁺═Al³⁺+NO↑+2H₂O．
（3）再假設：若OH^-大量存在，NO₃^-也可能不能大量存在．重新設計實驗證實如表：

裝置	現(xiàn)象
	Ⅰ．實驗初始，未見明顯現(xiàn)象
	Ⅱ．過一會兒，出現(xiàn)氣泡，有刺激性氣味

為確認“刺激性氣味”氣體，進行如下實驗：用濕潤KI-淀粉試紙檢驗，未變藍；用濕潤紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍． 則：
①刺激性氣味的氣體是NH₃．
②產(chǎn)生該氣體的離子方程是8Al+3NO₃^-+5OH^-+2H₂O═3NH₃↑+8AlO₂^-．
（4）在NaOH溶液中加入鋁粉，結果只檢驗出有H₂生成．實驗結果證實：NO₃?在酸、堿性環(huán)境中都有一定的氧化性，能氧化鋁單質，產(chǎn)生含氮化合物．因此無色溶液一定能大量存在的是K⁺、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，因硝酸具有強氧化性，則無色溶液應為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KI-淀粉試紙置于空氣中未變藍，說明KI在空氣中不能被氧化，而用濕潤KI-淀粉試紙檢驗淺棕色氣體試紙變藍，則KI被氧化，即二氧化氮與水反應生成硝酸，再氧化碘離子生成碘單質；Al與H⁺、NO₃^-發(fā)生氧化還原反應生成硝酸鋁、NO和水；
（3）用濕潤KI-淀粉試紙檢驗，未變藍；用濕潤紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍，則氣體為氨氣，堿性條件下Al與NO₃^-發(fā)生氧化還原反應生成氨氣；
（4）根據(jù)實驗結果可知，溶液中一定不存在硝酸根離子，再結合電荷守恒可知溶液中一定存在氫氧根離子，最后結合離子共存判斷溶液中一定存在的陽離子．

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，因硝酸具有強氧化性，則無色溶液應為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鹽酸與氧化鋁反應生成氯化鋁和水，該離子反應為：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KI-淀粉試紙置于空氣中未變藍，說明KI在空氣中不能被氧化，而用濕潤KI-淀粉試紙檢驗淺棕色氣體試紙變藍，則KI被氧化，即二氧化氮與水反應生成硝酸，再氧化碘離子生成碘單質，
a．由上述分析可知，淺棕色氣體是NO₂，故答案為：NO₂；
b．Al與H⁺、NO₃^-發(fā)生氧化還原反應生成硝酸鋁、NO和水，反應的離子反應為：Al+NO₃^?+4H⁺═Al³⁺+NO↑+2H₂O，故答案為：Al+NO₃^?+4H⁺═Al³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）①用濕潤KI-淀粉試紙檢驗，未變藍；用濕潤紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍，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)生氧化還原反應生成氨氣，離子反應為8Al+3NO₃^-+5OH^-+2H₂O═3NH₃↑+8AlO₂^-，
故答案為：8Al+3NO₃^-+5OH^-+2H₂O═3NH₃↑+8AlO₂^-；
（4）實驗結果證實：NO₃^?在酸、堿性環(huán)境中都有一定的氧化性，能氧化鋁單質，產(chǎn)生含氮化合物，則溶液中一定不存在NO₃^?；根據(jù)溶液電中性可知，溶液中一定存在陰離子OH^-，則一定不存在大量的H⁺，故溶液中一定存在的離子為：K⁺、OH^-，
故答案為：K⁺、OH^-．

點評 本題考查物質中的組成及性質，為高頻考點，題目難度中等，把握實驗方案的設計及發(fā)生的氧化還原反應為解答的關鍵，注意設計思路與物質性質的關系，側重實驗學生分析能力、綜合應用能力的考查，較好考查學生實驗基本技能．