Question

【题目】实验小组探究碳与浓硝酸的反应，进行下表中的实验：

实验操作	实验现象
a.用干燥洁净的烧杯取约10mL浓硝酸，加热。	/
b.把小块烧红的木炭迅速伸入热的浓硝酸中。	红热的木炭与热的浓硝酸接触发生剧烈反应，同时有大量红棕色气体产生，液面上木炭迅速燃烧，发出光亮。

（1）能证明浓硝酸表现氧化性的实验现象是___。

（2）反应产生的热量会使少量浓硝酸发生分解反应，产生红棕色气体、一种无色无味的单质气体X和水，气体X的化学式是___。

（3）实验现象中液面上木炭迅速燃烧，发出光亮。甲同学认为可能是木炭与气体X反应产生的现象；同学乙猜测NO2可能具有助燃性，木炭能在NO2中燃烧。他们设计了以下实验验证猜想。

Ⅰ.制取NO2气体

①在虚线框内画出用铜与浓硝酸制取和收集NO2的装置简图___(夹持仪器略)。

②NaOH溶液的作用是处理尾气，该反应生成两种物质的量相等的正盐，反应的化学方程式为___。

Ⅱ.木炭在NO2气体中燃烧。

实验操作：在空气中引燃木炭，使其燃烧并带有火焰，将带火焰的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中。

实验现象：木炭在NO2气体中持续燃烧，火焰迅速变亮，集气瓶中气体颜色变浅直至无色，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，且遇空气不变色。

①根据实验现象写出碳与NO2气体反应的化学方程式___。

②分析是否需要增加带火焰的木炭与纯净的X气体反应的实验并说明理由：___。

③由上述实验推断“液面上木炭迅速燃烧，发出光亮”的现象产生的原因为：___。

Answer 1

【答案】有大量红棕色气体生成 O2 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O 2NO2+2CN2+2CO2 当木炭燃烧时，体系中氧气浓度低于空气中氧气浓度，所以不用补充木炭在纯氧中燃烧的实验 主要是NO2具有助燃性，使木炭燃烧，同时也会发生与氧气的燃烧反应

【解析】

(1)碳与浓硝酸的反应中，碳被氧化为二氧化碳，浓硝酸中的氮被还原为二氧化氮,据此推断，浓硝酸被还原为二氧化氮红棕色气体；
(2)浓硝酸受热分解，产生红棕色气体应为二氧化氮，根据氧化还原反应的原理可知，氮的化合价降低，则氧的化合价升高,结合产生一种无色无味的单质气体可知该气体为氧气，据此答题；

(3)|①铜与浓硝酸反应为固体和液体的反应，不需要加热，生成的NO2的能和水反应，密度比空气大，所以要用向上排空气法收集，据此可画出装置图;NaOH溶液与NO2反应生成两种物质的量相等的正盐为硝酸钠和亚硝酸钠，根据氧化还原反应的原理结合元素守恒可写出化学方程式；

II.①木炭在NO2气体中燃，结合元素守恒分析，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊则为二氧化碳，另一种无色气体且遇空气不变色，则为氮气;据此写出化学方程式；
②木炭在NO2气体中持续燃烧，火焰迅速变亮，本身就能说明碳与NO2气体能发生反应，另外在反应过程中体系中氧气浓度低于空气中氧气浓度，所以不用补充木炭在纯氧中燃烧的实验，据此答题；
③液面上木炭迅速燃烧，发出光亮，结合后面的对比实验可以看出，碳主要是和NO2的燃烧反应，也会发生与氧气的燃烧反应，因为两种气体在液面.上方均存在，据此答题。

（1）碳与浓硝酸的反应中，碳被氧化为二氧化碳，浓硝酸中的氮被还原为二氧化氮，能证明浓硝酸表现氧化性的实验现象是，有大量红棕色气体生成，故答案为：有大量红棕色气体生成；

（2）浓硝酸受热分解，产生红棕色气体应为二氧化氮，根据氧化还原反应的原理可知，氮的化合价降低，则氧的化合价升高，结合产生一种无色无味的单质气体可知该气体为氧气，故答案为：O2；

(3)Ⅰ铜与浓硝酸反应为固体和液体的反应，不需要加热，生成的NO2的能和水反应，密度比空气大，所以要用向上排空气法收集，据此可画出装置图为，NaOH溶液的作用是吸收多余的NO2，NaOH溶液与NO2反应生成两种物质的量相等的正盐硝酸钠和亚硝酸钠，根据氧化还原反应的原理结合元素守恒可写出化学方程式为：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O；

故答案为：；2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O；

Ⅱ木炭在NO2气体中燃，结合元素守恒分析，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊则为二氧化碳，另一种无色气体且遇空气不变色，则为氮气；据此写出化学方程式为：2NO2+2CN2+2CO2，故答案为：2NO2+2CN2+2CO2；

因为在反应过程中体系中有NO2气体存在，所以氧气浓度低于空气中氧气浓度，所以不用补充木炭在纯氧中燃烧的实验，

故答案为：当木炭燃烧时，体系中氧气浓度低于空气中氧气浓度，所以不用补充木炭在纯氧中燃烧的实验；

液面上木炭迅速燃烧，发出光亮，结合后面的对比实验可以看出，碳主要是和NO2的燃烧反应，也会发生与氧气的燃烧反应，因为两种气体在液面上方均存在，

故答案为：主要是NO2具有助燃性，使木炭燃烧，同时也会发生与氧气的燃烧反应。