硝酸的不稳定性

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文章编号：1005－6629(2007)03－0079－02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

【问题由来】

硝酸在中学化学中具有重要的地位，硝酸的化学性质特别是硝酸与铜反应的习题在中学化学书籍中随处可见，但考查硝酸不稳定性的习题却并不多见。硝酸在见光或加热的条件下容易分解成二氧化氮、氧气和水。因为这个反应有其特殊性，笔者根据其反应类型设计分析推断题，并对其产物二氧化氮的体积变化联系化学平衡理论作进一步考查。笔者创作的试题，构思新颖，设问有梯度，注重考查推理方法，有利于考查学生的思维能力。

【问题】

在加热条件下发生某一化学反应，现对反应体系内的X、Y、Z、Q四种物质进行测定，测得如下数据：

请回答下列问题：

（1）上表中“待测数据”的数值是______，此密闭容器内反应类型属于________(填基本反应类型)。

（2）若X是水，Y是氮的氧化物，且反应式的计量系数比是n(X):n(Y):n(Z):n(Q)=2:4:4:1,写出化学反应方程式______________。

（3）反应结束后若将反应体系内的Y物质取出，在标准状况下测定其体积小于11.2L，其原因是______________________________。

【问题解析】

（1）定性分析表格中X、Y、Z、Q四种物质反应前后的质量关系，发现X、Q物质的质量增加，Z物质的质量减少，则X、Q为生成物，Z为反应物。定量分析X质量增加43.6-40.0=3.6(g) 、Q质量增加3.2-0.0=3.2g，Z的质量减少37.8-12.6=25.2(g) 。根据质量守恒定律，Y应为生成物，且质量增加为25.2 - 3.2 - 3.6 =18.4(g)。 所以Y待测数据为18.4+4.6=23(g), 因为反应物只有一种，则属于分解反应。

【问题拓展】

现有X、Y、Z、W四种含氧酸，其成酸元素分属周期表的第ⅣA族到第ⅦA族。若将四种含氧酸溶液，分别进行光照或微热，测得如下数据。

根据中学所学知识回答下列问题：

1.上表中含氧酸名称Y_______，Z_________，W_____，生成物名称U_____，V_____。

2.上表中的数据。a=_________g, b=_______g ,c=_____g。

3.试分析W能生成U，而Y和Z不能生成U的原因。

4.实验过程中若用排饱和食盐水法收集W生成的气体Q，进而测定气体Q的摩尔质量发现其数值小于理论值（不考虑测定方法误差），则可能的原因是什么？

分析：根据中学所学知识，一种含氧酸在微热或光照时能生成两种或两种以上生成物，则它必发生分解反应，属于不稳定酸。联系到成酸元素位于周期表的第ⅣA族到第ⅦA族，则X、Y、Z、W必是H2CO3、HNO3、H2SO3、HClO。从X的第一列数据分析可知其数量关系为m(X)=m(U)+m(V)+m(Q), 则得到a=4.1g, b=2.2g, c=7.3g 。根据H2CO3分解为CO2和H2O、HNO3分解为NO2和O2和H2O，H2SO3分解为SO2和H2O，HClO分解为HCl和O2。对照表格进一步分析可知Y为H2SO3，Z为H2CO3， W为HClO，U为O2，V为H2O。因为HClO中＋1价氯具有强氧化性，则分解时生成O2。用排饱和食盐水法收集到的气体因含有水蒸气，且水蒸气的相对分子质量小于Q，所以测定的数据偏低。

答案1. Y为H2SO3，Z为H2CO3，W为HClO，U为O2，V为H2O。

2.上表中的数据a=4.1g,b=2.2g,c=7.3g

3.HClO中＋1价氯具有强氧化性，能把－2价氧元素氧化为O2。Y为H2SO3，Z为H2CO3，其中＋4价硫和＋4价碳不能氧化-2价的氧，则不能生成O2。

4.用排饱和食盐水法收集到的气体因含有水蒸气，且水蒸气的相对分子质量小于Q，所以测定的数据偏低。

【使用记录】

此题于2006年8月为江西金太阳化学教育研究所原创，作为07年全国第三次大联考试卷考试时使用。试题设计新颖，设问角度新，具用一定的综合性，不少学生感到有困难。其中[问题拓展]属于现创新题，从未公开使用。

【教育价值】

自然科学的研究方法总是从实验着手，然后对数据进行分析和科学的推理，然后找到问题的答案，并且对不符合常理的异常现象要能够在理论指导下开展分析研究，找到产生问题的症结所在。因此利用图表数据进行分析推断是培养学生创新能力的一种偿试，也是提升学生科学研究水平的一个途径。硝酸不稳定性这个不被人们很重视的知识点经过作者挖掘可以开发出探究型的的试题，具有良好的教育价值。

一般研究化学的性质是实验为先导的，但本题直接从实验数据着手，着重考查学生数据分析和对实际问题的解决能力。

参考文献:

[1]武永兴、胡美玲等. 化学全日制普通高级中学教科书(必修加选修).人民教育出版社，2003. 16.

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