Question

2．化學實驗裝置的科學設(shè)計是實驗是否取得預期效果的關(guān)鍵．請回答下列有關(guān)實驗裝置的相關(guān)問題：
Ⅰ．圖A為“人教版”教材制備乙酸乙酯的實驗裝置，甲同學認為圖B裝置進行酯化反應(yīng)效果比A  要好，他的理由是便于冷凝回流，減少反應(yīng)物損失；乙同學經(jīng)查閱資料認為圖C裝置進行酯化反應(yīng)效果更好，他的理由是既能冷凝回流又能及時分離出反應(yīng)生成的水，有利于酯的生成．


Ⅱ．某實驗小組欲探究碳與濃硝酸反應(yīng)的情況．甲同學設(shè)計了圖1裝置，認為若有紅棕色氣體產(chǎn)生就說明碳與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)．（已知：C+4HNO₃ （濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$  4NO₂↑+CO₂↑+2H₂O）
（1）甲同學的實驗應(yīng)該在通風櫥中進行，才符合化學實驗安全性的要求．
（2）乙同學認為紅棕色氣體不一定是碳與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)而得，所以他認為甲同學觀
點是錯誤的，他的理由是4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O （用化學方程式表示），為此乙同學查閱相關(guān)資料得知“0℃時四氧化二氮為液體”，從而改進了實驗裝置如圖2所示．
（3）常溫下存在：2NO₂?N₂O₄請用平衡移動原理解釋B裝置的作用降低溫度N₂O₄液化，平衡右移，除去混合氣體中的NO₂（用文字表述）．
（4）C裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象是C中溶液變渾濁（或產(chǎn)生白色沉淀），經(jīng)檢測C的溶液中還含有少量氮元素，只以NO₃^-形式存在，寫出生成該離子的離子方程式C中溶液變渾濁（或產(chǎn)生白色沉淀）．

Answer 1

分析 I．圖B裝置進行酯化反應(yīng)效果比A要好，與冷凝管的作用有關(guān)；圖C裝置進行酯化反應(yīng)效果更好，與冷凝與分離產(chǎn)物使平衡正向移動有關(guān)；
Ⅱ．（1）碳與濃硝酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化氮和水，二氧化氮有毒；
（2））濃硝酸不穩(wěn)定，加熱易分解，為防止干擾，應(yīng)該防止?jié)庀跛岱纸猓?br />（3）溫度低，平衡向生成四氧化二氮的方向移動；
（4）二氧化碳能和氫氧化鋇溶液反應(yīng)生成難溶性的碳酸鋇，二氧化氮、氧氣和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸和氫氧化鋇發(fā)生酸堿中和反應(yīng)．

解答 解：Ⅰ．圖B裝置進行酯化反應(yīng)效果比A要好，是因B中冷凝管便于冷凝回流，減少反應(yīng)物損失；圖C裝置進行酯化反應(yīng)效果更好，是因裝置C中既能冷凝回流又能及時分離出反應(yīng)生成的水，有利于酯的生成，
故答案為：便于冷凝回流，減少反應(yīng)物損失；既能冷凝回流又能及時分離出反應(yīng)生成的水，有利于酯的生成；
Ⅱ．（1）二氧化氮有毒，則甲同學的實驗應(yīng)該在通風櫥中進行，才符合化學實驗安全性的要求，
故答案為：通風櫥；
（2）濃硝酸不穩(wěn)定，加熱易分解生成二氧化氮，濃硝酸和碳在加熱條件下反應(yīng)也生成二氧化氮，所以對實驗造成干擾，反應(yīng)方程式為4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，要想檢驗濃硝酸和碳反應(yīng)不能根據(jù)是否生成二氧化氮判斷，
故答案為：4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；
（3）根據(jù)題給信息知，0℃時四氧化二氮為液體，所以溫度越低，二氧化氮越向四氧化二氮方向移動，所以要使用冰水混合物冷卻二氧化氮氣體，從而將混合氣體中的二氧化氮除去，
故答案為：降低溫度N₂O₄液化，平衡右移，除去混合氣體中的NO₂；
（4）氧化碳能和氫氧化鋇溶液反應(yīng)生成難溶性的碳酸鋇，所以看到的現(xiàn)象是：C中溶液變渾濁，二氧化氮、氧氣和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸和氫氧化鋇發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，所以溶液呈出現(xiàn)硝酸根離子，反應(yīng)方程式為4NO₂+O₂+2Ba（OH）₂=2Ba（NO₃）₂+2H₂O，離子反應(yīng)為4NO₂+O₂+4OH^-=4NO₃^-+2H₂O，
故答案為：C中溶液變渾濁（或產(chǎn)生白色沉淀）；4NO₂+O₂+4OH^-=4NO₃^-+2H₂O．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，為高頻考點，把握圖中裝置的作用、反應(yīng)原理及實驗技能為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗能力的綜合考查，題目難度中等．