Question

某實驗小組欲探究碳與濃硝酸反應的情況．甲同學設計了圖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．

（1）乙同學認為甲同學的結論是錯誤的，他的理由是

 

（用化學方程式表示），所以他認為應該檢驗

 

（填化學式）的產(chǎn)生來證明碳與濃硝酸反應．
為此乙同學查閱相關資料得知“0℃時四氧化二氮為液體”，從而改進了實驗裝置如圖2所示．
（2）為了減少干擾，對于A裝置有下面4種操作方案，其中最合理的是（填寫數(shù)字序號）

 

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①將炭與濃硝酸一同放在裝置中加熱；②先加熱濃硝酸，然后將炭投入其中；
③先加熱炭，再加入冷濃硝酸；      ④先加熱炭，再將炭投入冷濃硝酸．
（3）請用平衡移動原理解釋B裝置的作用

 

．
（4）C裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象是

 

，經(jīng)檢測C的溶液中還含有少量氮元素，只以NO₃^-形式存在，寫出生成該離子的化學方程式

 

．

Answer 1

考點：硝酸的化學性質

專題：氮族元素

分析：（1）濃硝酸不穩(wěn)定，加熱易分解；要檢驗該反應發(fā)生則要檢驗二氧化碳；
（2）濃硝酸不穩(wěn)定，加熱易分解，為防止干擾，應該防止?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生成難溶性的碳酸鋇，二氧化氮、氧氣和水反應生成硝酸，硝酸和氫氧化鋇發(fā)生酸堿中和反應．

解答： 解：（1）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也生成二氧化氮，所以對實驗造成干擾，反應方程式為：4HNO₃

△   .

 4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，所以要想檢驗濃硝酸和碳反應不能根據(jù)是否生成二氧化氮判斷，要根據(jù)二氧化碳判斷，故答案為：4HNO₃

△   .

 4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；CO₂；
（2）濃硝酸不穩(wěn)定，加熱易分解，為防止干擾，應該防止?jié)庀跛岱纸�，但濃硝酸和碳的反應必須在加熱條件下才能發(fā)生，所以要先將炭加熱，再將碳投入冷的濃硝酸中，故選④；
（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，防止二氧化碳的檢驗，故答案為：常溫下存在平衡體系：2NO₂?N₂O₄，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、氧氣和水反應生成硝酸，硝酸和氫氧化鋇發(fā)生酸堿中和反應，所以溶液呈出現(xiàn)硝酸根離子，反應方程式為：
4NO₂+O₂+2Ba（OH）₂=2Ba（NO₃）₂+2H₂O，故答案為：C中溶液變渾濁（或產(chǎn)生白色沉淀）；4NO₂+O₂+2Ba（OH）₂=2Ba（NO₃）₂+2H₂O．

點評：本題考查了實驗探究硝酸的性質，明確硝酸的不穩(wěn)定性、四氧化二氮的性質、二氧化碳的性質是解本題關鍵，再結合化學平衡移動原理來分析解答，題目難度中等．