Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組欲探究濃硝酸的性質(zhì)。

Ⅰ．木炭與濃硝酸反應(yīng)：

（1）甲同學(xué)設(shè)計(jì)了圖1裝置，認(rèn)為若有紅棕色氣體產(chǎn)生就說明木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)。寫出木炭與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________。

（2）乙同學(xué)認(rèn)為紅棕色氣體不能作為木炭與濃硝酸反應(yīng)的證據(jù)，其理由是________。

（3）乙同學(xué)設(shè)計(jì)了圖2裝置實(shí)驗(yàn)，木炭能燃燒，并產(chǎn)生紅棕色氣體。針對該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，乙同學(xué)做出如下假設(shè)：

假設(shè)a：_____________________________；

假設(shè)b：紅熱木炭使HNO3分解產(chǎn)生NO2，NO2可能具有助燃性，木炭燃燒；

假設(shè)c：紅熱木炭使HNO3分解產(chǎn)生O2，木炭與O2反應(yīng)燃燒；

假設(shè)d：紅熱木炭使HNO3分解產(chǎn)生NO2和O2，共同影響木炭的燃燒；……

（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明假設(shè)b成立，請將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。

①實(shí)驗(yàn)方法：_____________________________________________________。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：木炭在該氣體中持續(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。

②根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象寫出木炭與此氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________。

Ⅱ．設(shè)計(jì)硝酸在不同條件下分解實(shí)驗(yàn)，方案見下表：

（5）分析上述現(xiàn)象，得出使硝酸成功分解的關(guān)鍵是____________________________。

Answer 1

【答案】C+4HNO3（濃）CO2↑+4NO2↑+2H2O 硝酸分解也能產(chǎn)生紅棕色NO2氣體 紅熱木炭直接和硝酸蒸氣反應(yīng) 將紅熱的木炭伸入盛有NO2氣體的集氣瓶中 2NO2＋2C = N2＋2CO2 光照或加熱硝酸蒸氣（或硝酸分子）分解

【解析】

Ⅰ．（1）碳與濃硝酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化氮和水，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；

（2）濃硝酸不穩(wěn)定，加熱易分解，也能產(chǎn)生紅棕色NO2氣體；

（3）木炭能燃燒，并產(chǎn)生紅棕色氣體，可能是紅熱木炭使HNO3分解產(chǎn)生紅棕色NO2氣體，也可能為紅熱木炭直接和硝酸蒸氣反應(yīng)；

（4）①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明紅熱木炭使HNO3分解產(chǎn)生NO2，NO2可能具有助燃性，木炭燃燒，可將紅熱的木炭伸入盛有NO2氣體的集氣瓶中，觀察是否能直接反應(yīng)；

②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)�，�?jù)此寫出化學(xué)方程式；

Ⅱ．（5）硝酸在不同條件下分解實(shí)驗(yàn)，對照條件可知，先點(diǎn)燃ⅰ處酒精燈，溶液沸騰后沒有觀察到紅棕色氣體產(chǎn)生，目的使硝酸變蒸氣點(diǎn)燃ⅱ處酒精燈并加熱試管中部，很快看到大量紅棕色氣體產(chǎn)生，說明硝酸分子分解，據(jù)此判斷使硝酸成功分解的關(guān)鍵。

Ⅰ．（1）碳與濃硝酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化氮和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+4HNO3（濃）CO2↑+4NO2↑+2H2O；

（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(shí)驗(yàn)造成干擾，反應(yīng)方程式為4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O，所以要想檢驗(yàn)濃硝酸和碳反應(yīng)不能根據(jù)是否生成二氧化氮判斷，要根據(jù)CO2判斷；

（3）乙同學(xué)設(shè)計(jì)了圖2裝置實(shí)驗(yàn)，木炭能燃燒，并產(chǎn)生紅棕色氣體，圖示在燃燒匙中紅熱的木炭，可能直接與硝酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化氮?dú)怏w，也可能是紅熱木炭使HNO3分解產(chǎn)生紅棕色NO2氣體；

（4）①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明紅熱木炭使HNO3分解產(chǎn)生NO2，NO2可能具有助燃性，木炭燃燒，可將紅熱的木炭伸入盛有NO2氣體的集氣瓶中，觀察木炭在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，說明假設(shè)b正確，反之不正確；

②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)猓瑩?jù)此寫出化學(xué)方程式為：2NO2＋2C = N2＋2CO2；

Ⅱ．（5）光照8小時，溶液不變黃，濃硝酸幾乎不分解，光照幾分鐘后看到液面上方出現(xiàn)紅棕色，溶液變黃，說明已經(jīng)分解，先點(diǎn)燃ⅰ處酒精燈，溶液沸騰后沒有觀察到紅棕色氣體產(chǎn)生，目的使硝酸變蒸氣點(diǎn)燃ⅱ處酒精燈并加熱試管中部，很快看到大量紅棕色氣體產(chǎn)生，說明硝酸分子分解，由此可判斷使硝酸成功分解的關(guān)鍵是光照或加熱硝酸蒸氣（或硝酸分子）分解。