Question

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生了反應。
（1）乙同學認為甲同學的結論是錯誤的，他的理由是                          (用化學方程式表示)，所以他認為應該檢驗          (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。

（2）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（填寫數字序號）       。
①將炭與濃硝酸一同放在裝置中加熱；②先加熱濃硝酸，然后將炭投入其中；
③先加熱炭，再加入冷濃硝酸；     ④先加熱炭，再將炭投入冷濃硝酸。
（3）請用平衡移動原理解釋B裝置的作用                                    。
（4）C裝置中出現的現象是                                               ，經檢測C的溶液中還含有少量氮元素，只以NO₃^－形式存在，寫出生成該離子的化學方程式                           。

Answer 1

（1）4HNO₃ 4NO₂↑+O₂↑+2H₂O(2分)  CO₂(1分)
（2）④(2分)
（3）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。(３分)
（4）C中溶液變渾濁(或產生白色沉淀) (3分)　4NO₂+O₂+2Ba(OH)₂=2Ba(NO₃)₂+2H₂O(3分)

試題分析：（1）濃硝酸受熱易分解產生二氧化氮氣體，4HNO₃ 4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；若C與濃硝酸反應應有二氧化碳氣體生成，所以檢驗CO₂的產生來證明碳與濃硝酸反應；
（2）只要存在濃硝酸被加熱的情況都有可能產生二氧化氮氣體，不能證明是C與濃硝酸發生了反應，所以最合理的操作是④；
（3）常溫下存在平衡體系：2NO₂ N₂O₄，該反應為放熱反應，所以降低溫度，平衡正向移動，N₂O₄被液化，從而除去NO₂；
（4）若C與濃硝酸反應則有二氧化碳生成，與氫氧化鋇溶液反應生成白色沉淀；C的溶液中還含有少量氮元素，只以NO₃^－形式存在，說明混合氣體中仍有NO₂，與氫氧化鋇溶液、氧氣反應生成硝酸鋇溶液，化學方程式為4NO₂+O₂+2Ba(OH)₂=2Ba(NO₃)₂+2H₂O。