Question

某研究小組想研究碳與濃硝酸的反應(yīng)。其實(shí)驗(yàn)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(yīng)，同時(shí)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(huì)發(fā)生多個(gè)化學(xué)反應(yīng)。

① 碳與濃硝酸的反應(yīng)，說明濃硝酸具有      性。

② 反應(yīng)產(chǎn)生的熱量會(huì)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(xué)式是      。

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中液面上木炭迅速燃燒，發(fā)出光亮。同學(xué)甲認(rèn)為可能是木炭與氣體X反應(yīng)產(chǎn)生的現(xiàn)象；同學(xué)乙猜測NO2可能具有助燃性，木炭能在NO2中燃燒。他們設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)。

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(yīng)生成兩種物質(zhì)的量相等的正鹽，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式      。

Ⅱ.探究實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象寫出碳與NO2氣體反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)的實(shí)驗(yàn)       。

③ 通過實(shí)驗(yàn)探究，你認(rèn)為甲、乙同學(xué)的預(yù)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(qiáng)氧化性  ② O2

（2）Ⅰ①

兩處導(dǎo)氣管進(jìn)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(diǎn)燃 N2 + 2CO2（物質(zhì)1分，配平1分）

       ② 當(dāng)木炭燃燒時(shí)，體系中氧氣濃度低于空氣中氧氣濃度，所以不用補(bǔ)充木炭在純氧
          中燃燒的實(shí)驗(yàn)。（按要求給分）

      ③ 主要是和NO2的燃燒反應(yīng)，也會(huì)發(fā)生與氧氣的燃燒反應(yīng)，因?yàn)閮煞N氣體均存在。（按要求給分）

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

（2）實(shí)驗(yàn)室制取NO2可用Cu與濃硝酸反應(yīng)，需固液不加熱反應(yīng)裝置，又NO2密度比空氣的大，且易與水反應(yīng)，需用長進(jìn)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(yīng)：2NO2 + 2NaOH  NaNO2 + NaNO3 + H2O。

Ⅱ.上述實(shí)驗(yàn)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(yàn)。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(jià)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(diǎn)燃 N2 + 2CO2 。由題中實(shí)驗(yàn)可知，所得氣體主要是NO2，也有O2，在此條件下，甲、乙同學(xué)的預(yù)測都有可能。