Question

某研究小組想研究碳與濃硝酸的反應。其實驗過程如下。

操作	現(xiàn)象
a．用干燥潔凈的燒杯取約10 mL濃硝酸，加熱。
b．把小塊燒紅的木炭迅速伸入熱的濃硝酸中。	紅熱的木炭與熱的濃硝酸接觸發(fā)生劇烈反應，同時有大量紅棕色氣體產(chǎn)生，液面上木炭迅速燃燒，發(fā)出光亮。

（1）熱的濃硝酸與紅熱的木炭接觸會發(fā)生多個化學反應。

① 碳與濃硝酸的反應，說明濃硝酸具有      性。

② 反應產(chǎn)生的熱量會使少量濃硝酸受熱分解，產(chǎn)生紅棕色氣體、一種無色無味的單質(zhì)氣體X和水，氣體X的化學式是      。

（2）實驗現(xiàn)象中液面上木炭迅速燃燒，發(fā)出光亮。同學甲認為可能是木炭與氣體X反應產(chǎn)生的現(xiàn)象；同學乙猜測NO2可能具有助燃性，木炭能在NO2中燃燒。他們設計了以下實驗。

Ⅰ.制取NO2氣體。

   ① 在虛線框內(nèi)畫出用銅與濃硝酸制取和收集NO2的裝置簡圖(夾持儀器略)。

 

              ② NaOH溶液的作用是吸收多余的NO2，該反應生成兩種物質(zhì)的量相等的正鹽，寫出反應的化學方程式      。

Ⅱ.探究實驗。

實驗操作：在空氣中引燃木炭，使其燃燒并帶有火焰，將帶火焰的木炭伸入盛有NO2氣體的集氣瓶中。

實驗現(xiàn)象：木炭在NO2氣體中持續(xù)燃燒，火焰迅速變亮，集氣瓶中氣體顏色變淺直至無色，產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁，且遇空氣不變色。

① 根據(jù)實驗現(xiàn)象寫出碳與NO2氣體反應的化學方程式      。

② 試分析是否需要增加帶火焰的木炭與純凈的X氣體反應的實驗       。

③ 通過實驗探究，你認為甲、乙同學的預測是否合理，請簡述理由      。

Answer 1

答案：（15分，畫圖3分，其他每空2分）

（1）① 強氧化性  ② O2

（2）Ⅰ①

兩處導氣管進出長短對各1分，漏斗對1分）

② 2NO2 + 2NaOH  NaNO2 + NaNO3 + H2O（物質(zhì)1分，配平1分）

Ⅱ① 2NO2 + 2C 點燃 N2 + 2CO2（物質(zhì)1分，配平1分）

       ② 當木炭燃燒時，體系中氧氣濃度低于空氣中氧氣濃度，所以不用補充木炭在純氧
          中燃燒的實驗。（按要求給分）

      ③ 主要是和NO2的燃燒反應，也會發(fā)生與氧氣的燃燒反應，因為兩種氣體均存在。（按要求給分）

解析：（1）碳與濃硝酸的反應可聯(lián)系實驗現(xiàn)象，推測得到的是CO2、NO2、H2O，此過程中，濃硝酸體現(xiàn)出強氧化性。反應過程中濃硝酸受熱分解：4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。

（2）實驗室制取NO2可用Cu與濃硝酸反應，需固液不加熱反應裝置，又NO2密度比空氣的大，且易與水反應，需用長進短出的向上排空氣法收集；NO2有毒，多余的NO2可用NaOH溶液吸收，依題意發(fā)生反應：2NO2 + 2NaOH  NaNO2 + NaNO3 + H2O。

Ⅱ.上述實驗所得的氣體中氧氣濃度低于空氣中氧氣濃度，木炭在NO2氣體中持續(xù)燃燒，火焰迅速變亮，說明NO2支持燃燒，不需要做木炭在純氧中燃燒的對比試驗。木炭被氧化，得到能使澄清石灰水變渾濁的CO2，NO2體現(xiàn)氧化性，N元素化合價降低，產(chǎn)生的氣體遇空氣不變色，可推測為N2，方程式為：2NO2 + 2C 點燃 N2 + 2CO2 。由題中實驗可知，所得氣體主要是NO2，也有O2，在此條件下，甲、乙同學的預測都有可能。