Question

【題目】實(shí)驗(yàn)小組探究碳與濃硝酸的反應(yīng)，進(jìn)行下表中的實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
a.用干燥潔凈的燒杯取約10mL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）能證明濃硝酸表現(xiàn)氧化性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是___。

（2）反應(yīng)產(chǎn)生的熱量會(huì)使少量濃硝酸發(fā)生分解反應(yīng)，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___。

（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中液面上木炭迅速燃燒，發(fā)出光亮。甲同學(xué)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(cè)NO2可能具有助燃性，木炭能在NO2中燃燒。他們?cè)O(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想。

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(jiǎn)圖___(夾持儀器略)。

②NaOH溶液的作用是處理尾氣，該反應(yīng)生成兩種物質(zhì)的量相等的正鹽，反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。

Ⅱ.木炭在NO2氣體中燃燒。

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)并說明理由：___。

③由上述實(shí)驗(yàn)推斷“液面上木炭迅速燃燒，發(fā)出光亮”的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因?yàn)椋?/span>___。

Answer 1

【答案】有大量紅棕色氣體生成 O2 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O 2NO2+2CN2+2CO2 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) 主要是NO2具有助燃性，使木炭燃燒，同時(shí)也會(huì)發(fā)生與氧氣的燃燒反應(yīng)

【解析】

(1)碳與濃硝酸的反應(yīng)中，碳被氧化為二氧化碳，濃硝酸中的氮被還原為二氧化氮,據(jù)此推斷，濃硝酸被還原為二氧化氮紅棕色氣體；
(2)濃硝酸受熱分解，產(chǎn)生紅棕色氣體應(yīng)為二氧化氮，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理可知，氮的化合價(jià)降低，則氧的化合價(jià)升高,結(jié)合產(chǎn)生一種無色無味的單質(zhì)氣體可知該氣體為氧氣，據(jù)此答題；

(3)|①銅與濃硝酸反應(yīng)為固體和液體的反應(yīng)，不需要加熱，生成的NO2的能和水反應(yīng)，密度比空氣大，所以要用向上排空氣法收集，據(jù)此可畫出裝置圖;NaOH溶液與NO2反應(yīng)生成兩種物質(zhì)的量相等的正鹽為硝酸鈉和亞硝酸鈉，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理結(jié)合元素守恒可寫出化學(xué)方程式；

II.①木炭在NO2氣體中燃，結(jié)合元素守恒分析，產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁則為二氧化碳，另一種無色氣體且遇空氣不變色，則為氮?dú)?/span>;據(jù)此寫出化學(xué)方程式；
②木炭在NO2氣體中持續(xù)燃燒，火焰迅速變亮，本身就能說明碳與NO2氣體能發(fā)生反應(yīng)，另外在反應(yīng)過程中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)，據(jù)此答題；
③液面上木炭迅速燃燒，發(fā)出光亮，結(jié)合后面的對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以看出，碳主要是和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氣體在液面.上方均存在，據(jù)此答題。

（1）碳與濃硝酸的反應(yīng)中，碳被氧化為二氧化碳，濃硝酸中的氮被還原為二氧化氮，能證明濃硝酸表現(xiàn)氧化性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是，有大量紅棕色氣體生成，故答案為：有大量紅棕色氣體生成；

（2）濃硝酸受熱分解，產(chǎn)生紅棕色氣體應(yīng)為二氧化氮，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理可知，氮的化合價(jià)降低，則氧的化合價(jià)升高，結(jié)合產(chǎn)生一種無色無味的單質(zhì)氣體可知該氣體為氧氣，故答案為：O2；

(3)Ⅰ銅與濃硝酸反應(yīng)為固體和液體的反應(yīng)，不需要加熱，生成的NO2的能和水反應(yīng)，密度比空氣大，所以要用向上排空氣法收集，據(jù)此可畫出裝置圖為，NaOH溶液的作用是吸收多余的NO2，NaOH溶液與NO2反應(yīng)生成兩種物質(zhì)的量相等的正鹽硝酸鈉和亞硝酸鈉，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理結(jié)合元素守恒可寫出化學(xué)方程式為：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O；

故答案為：；2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O；

Ⅱ木炭在NO2氣體中燃，結(jié)合元素守恒分析，產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁則為二氧化碳，另一種無色氣體且遇空氣不變色，則為氮?dú)猓粨?jù)此寫出化學(xué)方程式為：2NO2+2CN2+2CO2，故答案為：2NO2+2CN2+2CO2；

因?yàn)樵诜磻?yīng)過程中體系中有NO2氣體存在，所以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)，

故答案為：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)；

液面上木炭迅速燃燒，發(fā)出光亮，結(jié)合后面的對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以看出，碳主要是和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氣體在液面上方均存在，

故答案為：主要是NO2具有助燃性，使木炭燃燒，同時(shí)也會(huì)發(fā)生與氧氣的燃燒反應(yīng)。