题目内容

某研究小组想研究碳与浓硝酸的反应.其实验过程如下.
操作现象
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)热的浓硝酸与红热的木炭接触会发生多个化学反应.
①碳与浓硝酸的反应,说明浓硝酸具有
 
性.
②反应产生的热量会使少量浓硝酸受热分解,写出反应的化学方程式
 
.
(2)实验现象中液面上木炭迅速燃烧,发出光亮.小组同学为了研究助燃气体是O2还是NO2,设计了以下实验.
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溶液的作用是吸收多余的NO2,反应生成两种物质的量相等的正盐,写出这两种盐的化学式
 
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Ⅱ.探究实验.
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
 
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②试分析:是否需要增加带火焰的木炭与纯净O2反应的实验
 
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③通过实验探究,你认为助燃气体是什么,简述理由
 
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考点:性质实验方案的设计,硝酸的化学性质
专题:实验设计题
分析:(1)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;
②浓硝酸受热分解,产生红棕色气体应为二氧化氮,据此答题;
(2)Ⅰ、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;
②NaOH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;
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,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.
解答: 解:(1)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,说明浓硝酸具有强氧化性,故答案为:强氧化性;
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,即4HNO3(浓)
  △  
.
 
4NO2↑+O2↑+2H2O,(故答案为:4HNO3(浓)
  △  
.
 
4NO2↑+O2↑+2H2O;
(2)Ⅰ、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,据此可画出装置图为,
故答案为:;

②NaOH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为:2NO2+2NaOH═NaNO2+NaNO3+H2O,故答案为:NaNO2、NaNO3;
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为:2NO2+2C  
 点燃 
.
 
N2+2CO2,
故答案为:2NO2+2C  
 点燃 
.
 
N2+2CO2;
②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;
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,
故答案为:助燃气体既有NO2又有O2,因为两种气体均存在且均能助燃.
点评:本题主要考查学生分析实验和书写化学方程式的能力,尤其是对实验原理的分析要求较高,要求学生有较高的逻辑推理能力和扎实的实验基本功及作图能力,难度较大.
练习册系列答案
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;
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.

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