题目内容

4．化学实验装置的科学设计是实验是否取得预期效果的关键．
某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况．甲同学设计了图1装置，认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应．

（1）碳与浓硝酸反应的方程式C+4HNO3 （浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO2↑+CO2↑+2H2O，甲同学的实验应该在通风橱中进行，才符合化学实验安全性的要求．
（2）乙同学认为红棕色气体不一定是碳与浓硝酸发生反应而得，所以他认为甲同学观点是错误的，他的理由是4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O（用化学方程式表示），所以他认为应该检验CO2（填化学式）的产生来证明碳与浓硝酸反应．为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”，从而改进了实验装置如图2所示．
（3）请用平衡移动原理解释B装置的作用常温下存在平衡体系：2NO2?N2O4，降低温度N2O4液化，平衡右移，除去混合气体中的NO2（结合方程式与文字表述）．
（4）C装置中出现的现象是C中溶液变浑浊（或产生白色沉淀），经检测C的溶液中还含有少量氮元素，只以NO3-形式存在，写出生成该离子的离子方程式4NO2+O2+4OH-=4NO3-+2H2O．

分析 （1）碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，二氧化氮有毒；
（2）浓硝酸不稳定，加热易分解；要检验该反应发生则要检验二氧化碳；
（3）温度低，平衡向生成四氧化二氮的方向移动；
（4）二氧化碳能和氢氧化钡溶液反应生成难溶性的碳酸钡，二氧化氮、氧气和水反应生成硝酸，硝酸和氢氧化钡发生酸碱中和反应．

解答 解：（1）碳与浓硝酸反应的方程式为C+4HNO3 （浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO2↑+CO2↑+2H2O，二氧化氮有毒，则甲同学的实验应该在通风橱中进行，才符合化学实验安全性的要求，
故答案为：C+4HNO3 （浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO2↑+CO2↑+2H2O；通风橱；
（2）浓硝酸不稳定，加热易分解生成二氧化氮，浓硝酸和碳在加热条件下反应也生成二氧化氮，所以对实验造成干扰，反应方程式为4HNO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O，所以要想检验浓硝酸和碳反应不能根据是否生成二氧化氮判断，要根据CO2判断，
故答案为：4HNO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O；CO2；
（3）根据题给信息知，0℃时四氧化二氮为液体，所以温度越低，二氧化氮越向四氧化二氮方向移动，所以要使用冰水混合物冷却二氧化氮气体，从而将混合气体中的二氧化氮除去，防止二氧化碳的检验，
故答案为：常温下存在平衡体系：2NO2?N2O4，降低温度N2O4液化，平衡右移，除去混合气体中的NO2；
（4）氧化碳能和氢氧化钡溶液反应生成难溶性的碳酸钡，所以看到的现象是：C中溶液变浑浊，二氧化氮、氧气和水反应生成硝酸，硝酸和氢氧化钡发生酸碱中和反应，所以溶液呈出现硝酸根离子，反应方程式为4NO2+O2+2Ba（OH）2=2Ba（NO3）2+2H2O，离子反应为4NO2+O2+4OH-=4NO3-+2H2O，
故答案为：C中溶液变浑浊（或产生白色沉淀）；4NO2+O2+4OH-=4NO3-+2H2O．

点评 本题考查性质实验方案的设计，为高频考点，把握图中装置的作用、反应原理及实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的综合考查，题目难度中等．

练习册系列答案
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14．有机物的系统名称为（　　）
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C．3，4，4-三甲基-1-戊炔D．2，2，3-三甲基-4-戊炔
15．有机物的二氯代物有4种．
12．常温下，下列对于溶液问题的叙述正确的是（　　）
A．pH=4的氯化铵溶液，用蒸馏水稀释10倍后，溶液的pH=5
B．pH=3的盐酸与pH=3的CH3COOH溶液相比，c（Cl-）＞C（CH3COO-）
C．pH=2的一元酸HA溶液与pH=12的NaOH溶液以体积比1：1混合后，c（Na+）≤c（A-）
D．pH相同的NaOH、NaClO两种溶液中水的电离程度相同
19．某学习小组利用图1装置制取乙酸乙酯．
 相对分子质量沸点（℃）
乙醇4678.5
乙酸60117.9
乙酸乙酯8877.1
请回答下列问题：
（1）在图1制取装置中要加入碎瓷片，如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是C（填正确选项字母）．
A．重新配料  B．立即加补  C．冷却后加补  D．不需加补
（2）M溶液为Na2CO3（填化学式）溶液．装置中通蒸气的导管要插在饱和M溶液的液面上，不能插入溶液中，目的是防止M溶液倒吸，造成倒吸的原因是乙酸和乙醇都易溶于Na2CO3溶液．
（3）有同学认为改进图1的制取装置能提高乙酸乙酯产率．写出一条改进建议：加装水冷凝管，提高冷却效果；用圆底烧瓶（或三颈瓶）并加装温度计控制反应温度．
（4）图1装置制取的乙酸乙酯中混有少许乙醇和乙酸．通过下列实验可分析乙酸乙酯的含量，操作步骤如下：
①准确称量20.0g乙酸乙酯粗产品于锥形瓶中，用0.50mol•L-1NaOH滴定（酚酞做指示剂），终点时消耗NaOH溶液的体积为40.0mL
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9．实验室中可用KMnO4来制取氧气．KMnO4中锰元素的化合价为（　　）
A．+7B．+5C．+3D．-7
16．下列有关化学反应速率与化学反应限度的叙述中，错误的是（　　）
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C．可逆反应达到化学反应限度时，反应就静止不动了
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13．（1）室温时纯水中 c（H+）=c（OH-），向纯水中加入少量下列固体物质：
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Ⅱ．c（H+）与 c（OH-）大小比较（填“＞”、“＜”、“=”）；
Ⅲ．溶液的酸碱性（填“酸性”、“碱性”、“中性”）；
请按上述要求补充完整表中相关内容：
A、NaOHB、Na2SO4C、NH4Cl
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c（OH-）②不 变③
c（H+）与c（OH-）的大小比较④=＞
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