Question

6．Ⅰ：圖A為“人教版”教材制備乙酸乙酯的實驗裝置，某同學認為圖B裝置進行酯化反應效果比A要好，他的理由是便于冷凝回流，減少反應物損失．

Ⅱ：為了研究同周期元素性質遞變規(guī)律，某同學設計了如下實驗方案：
（1）表中的“實驗步驟”與“實驗現(xiàn)象”前后不是對應關系的是：①②

實驗步驟	實驗現(xiàn)象
①將鎂條用砂紙打磨后，放入試管中，加入少量水后，加熱至水沸騰；再向溶液中滴加酚酞溶液	鎂浮在水面上，熔成小球，四處游動，發(fā)出“嘶嘶”聲，隨之消失，溶液變成紅色．
②在盛有冷水的燒杯中滴入幾滴酚酞溶液，再將一小塊金屬鈉放入其中	有氣體產生，溶液變成淺紅色
③將鎂條投入稀鹽酸中	劇烈反應，迅速產生大量無色氣體
④將鋁條投入稀鹽酸中	反應不十分劇烈；產生無色氣體
⑤向A1Cl3溶液中滴加NaOH溶液至過量	生成白色膠狀沉淀，繼而沉淀消失

（2）由上述實驗可得出的結論是：同周期元素從左到右金屬性逐漸減弱
Ⅲ：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生就說明碳與濃硝酸發(fā)生了反應．
（1）甲同學的實驗應該在通風櫥中進行，才符合化學實驗安全性的要求．
（2）乙同學認為紅棕色氣體不一定是碳與濃硝酸發(fā)生反應而得，可能是濃硝酸受熱分解產生的紅棕色氣體，請寫出濃硝酸受熱分解的化學方程式4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，所以他認為應該檢驗CO₂（填化學式）的產生來證明碳與濃硝酸反應．為此乙同學查閱相關資料得知“0℃時四氧化二氮為液體”，從而改進了實驗裝置如圖2所示．
（3）為了減少干擾，對于A裝置有下面4種操作方案，其中最合理的是②．
①將木炭與濃硝酸一同放在裝置中加熱；②先加熱木炭，再將木炭投入冷濃硝酸；
③先加熱木炭，再加入冷濃硝酸；④先加熱濃硝酸，然后將木炭投入其中．
（4）請用平衡移動原理解釋B裝置的作用常溫下存在平衡體系：2NO₂?N₂O₄，降低溫度N₂O₄液化，平衡右移，除去混合氣體中的NO₂（結合方程式與文字表述）．
（5）若同意碳與濃硝酸反應生成二氧化氮的觀點．將C裝置所得的懸濁液過濾、洗滌、干燥、冷卻、稱量，所得固體質量為m克，則被還原的HNO₃的質量為：$\frac{4×63×m}{197}$g（列出計算表達式即可）．（忽略空氣中二氧化碳的影響．相對原子質量：H 1  C 12  N 14  O 16  Ba 137）

Answer 1

分析 I．圖B裝置進行酯化反應效果比A要好，與冷凝管的作用有關；
Ⅱ．（1）Mg與熱水反應生成氫氧化鎂，溶液顯弱堿性；Na與水反應生成氫氧化鈉，鈉的密度比水�。�
（2）Na、Mg、Al屬于同周期元素，根據(jù)金屬的活潑性判斷；
III．（1）二氧化氮有毒；
（2）碳與濃硝酸反應生成二氧化碳、二氧化氮和水，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；
（3）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 />（4）溫度低，平衡向生成四氧化二氮的方向移動；
（5）發(fā)生的反應：C+4HNO₃ （濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+CO₂↑+2H₂O，CO₂+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+H₂O，根據(jù)反應物之間的關系計算：4HNO₃～CO₂～BaCO₃．

解答 解：Ⅰ．圖B裝置進行酯化反應效果比A要好，是因B中冷凝管便于冷凝回流，減少反應物損失；
故答案為：便于冷凝回流，減少反應物損失；
Ⅱ．（1）Mg與熱水反應生成氫氧化鎂，溶液顯弱堿性，滴加酚酞，溶液顯淺紅色；Na與水反應生成氫氧化鈉，鈉的密度比水小，鈉浮在水面上，熔成小球，四處游動，發(fā)出“嘶嘶”聲，隨之消失，溶液變成紅色，所以①②對應的現(xiàn)象錯誤；
故答案為：①②；
（2）Na、Mg、Al屬于同周期元素，金屬的活潑性Na＞Mg＞Al，則同周期元素從左到右金屬性逐漸減弱；
故答案為：同周期元素從左到右金屬性逐漸減弱；
III．（1）碳與濃硝酸反應的方程式為C+4HNO₃ （濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+CO₂↑+2H₂O，二氧化氮有毒，則甲同學的實驗應該在通風櫥中進行，才符合化學實驗安全性的要求，
故答案為：通風櫥；
（2）濃硝酸不穩(wěn)定，加熱易分解生成二氧化氮，濃硝酸和碳在加熱條件下反應也生成二氧化氮，所以對實驗造成干擾，反應方程式為4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，所以要想檢驗濃硝酸和碳反應不能根據(jù)是否生成二氧化氮判斷，要根據(jù)CO₂判斷，
故答案為：4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；CO₂；
（3）濃硝酸不穩(wěn)定，加熱易分解，為防止干擾，應該防止?jié)庀跛岱纸�，但濃硝酸和碳的反應必須在加熱條件下才能發(fā)生，所以要先將炭加熱，再將碳投入冷的濃硝酸中，故答案為：②；
（4）根據(jù)題給信息知，0℃時四氧化二氮為液體，所以溫度越低，二氧化氮越向四氧化二氮方向移動，所以要使用冰水混合物冷卻二氧化氮氣體，從而將混合氣體中的二氧化氮除去，防止二氧化碳的檢驗，
故答案為：常溫下存在平衡體系：2NO₂?N₂O₄，降低溫度N₂O₄液化，平衡右移，除去混合氣體中的NO₂；
（5）發(fā)生的反應：C+4HNO₃ （濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+CO₂↑+2H₂O，CO₂+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+H₂O，設被還原的硝酸為xg，
反應物之間的關：4HNO₃～CO₂～BaCO₃
               4×63      197
               xg         mg
則x=$\frac{4×63×m}{197}$g，
故答案為：$\frac{4×63×m}{197}$g．

點評 本題考查性質實驗方案的設計，為高頻考點，把握圖中裝置的作用、反應原理及實驗技能為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的綜合考查，題目難度中等．