Question

（16分）某研究小組想研究碳與濃硝酸的反應。其實驗過程如下。

操作	現象
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生劇烈反應，同時有大量紅棕色氣體產生，液面上木炭迅速燃燒，發出光亮。

（1）熱的濃硝酸與紅熱的木炭接觸會發生多個化學反應。
①碳與濃硝酸的反應，說明濃硝酸具有     性。
②反應產生的熱量會使少量濃硝酸受熱分解，寫出反應的化學方程式             。
（2）實驗現象中液面上木炭迅速燃燒，發出光亮。小組同學為了研究助燃氣體是O₂還是NO₂，設計了以下實驗。
Ⅰ.制取NO₂氣體。
①在虛線框內畫出用銅與濃硝酸制取和收集NO₂的裝置簡圖(夾持儀器略)。

②NaOH溶液的作用是吸收多余的NO₂，反應生成兩種物質的量相等的正鹽，寫出這兩種鹽的化學式          。
Ⅱ.探究實驗。
實驗操作：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。
實驗現象：木炭在NO₂氣體中持續燃燒，火焰迅速變亮，集氣瓶中氣體顏色變淺直至無色，產生的氣體能使澄清石灰水變渾濁，且遇空氣不變色。
①根據實驗現象寫出碳與NO₂氣體反應的化學方程式     。
②試分析：是否需要增加帶火焰的木炭與純凈O₂反應的實驗      。
③通過實驗探究，你認為助燃氣體是什么，簡述理由     。

Answer 1

（1）① 強氧化性（1分）
②4HNO₃(濃)4NO₂↑＋O₂↑＋2H₂O（3分）
（2）Ⅰ①（3分）（兩處導氣管進出長短對各1分，漏斗對1分）
②NaNO₂、NaNO₃（2分）
Ⅱ①2NO₂＋2CN₂＋2CO₂（3分）②當木炭燃燒時，體系中氧氣濃度低于空氣中氧氣濃度，所以不用補充木炭在純氧中燃燒的實驗。（2分）③助燃氣體既有NO₂又有O₂，因為兩種氣體均存在且均能助燃。（2分）

解析試題分析：（1）①碳與濃硝酸的反應，說明濃硝酸具有強氧化性。②反應產生的熱量會使少量濃硝酸受熱分解，反應的化學方程式4HNO₃(濃)4NO₂↑＋O₂↑＋2H₂O。
（2）I．①銅與濃硝酸制取和收集NO₂，可以在圓底燒瓶中進行，用分液漏斗滴加濃硝酸，同時用向上排氣法收集NO₂。
②NaOH溶液的作用是吸收多余的NO₂，根據氧化還原反應的特征，生成正鹽中N的化合價一種應該小于+4，一種大于+4，又N最高價位+5價，故應有NaNO₃，因為，反應生成兩種物質的量相等的正鹽，所以另一種應為NaNO₂。
II．①木炭在NO₂氣體中持續燃燒，火焰迅速變亮，集氣瓶中氣體顏色變淺直至無色，產生的氣體能使澄清石灰水變渾濁，且遇空氣不變色，說明生成了CO₂，那么另一種應該為氮氣，反應方程式為：2NO₂＋2CN₂＋2CO₂。
②當木炭燃燒時，體系中氧氣濃度低于空氣中氧氣濃度，所以不用補充木炭在純氧中燃燒的實驗。
③通過實驗探究可以知道：助燃氣體既有NO₂又有O₂，因為兩種氣體均存在且均能助燃。
考點：考查氮及其化合物的性質。