Question

【题目】某实验小组欲探究浓硝酸的性质。

Ⅰ．木炭与浓硝酸反应：

（1）甲同学设计了图1装置，认为若有红棕色气体产生就说明木炭与浓硝酸发生了反应。写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式____________________________。

（2）乙同学认为红棕色气体不能作为木炭与浓硝酸反应的证据，其理由是________。

（3）乙同学设计了图2装置实验，木炭能燃烧，并产生红棕色气体。针对该实验现象，乙同学做出如下假设：

假设a：_____________________________；

假设b：红热木炭使HNO3分解产生NO2，NO2可能具有助燃性，木炭燃烧；

假设c：红热木炭使HNO3分解产生O2，木炭与O2反应燃烧；

假设d：红热木炭使HNO3分解产生NO2和O2，共同影响木炭的燃烧；……

（4）设计实验证明假设b成立，请将实验方案补充完整。

①实验方法：_____________________________________________________。

实验现象：木炭在该气体中持续燃烧，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。

②根据实验现象写出木炭与此气体反应的化学方程式__________________。

Ⅱ．设计硝酸在不同条件下分解实验，方案见下表：

（5）分析上述现象，得出使硝酸成功分解的关键是____________________________。

Answer 1

【答案】C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O 硝酸分解也能产生红棕色NO2气体 红热木炭直接和硝酸蒸气反应 将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中 2NO2＋2C = N2＋2CO2 光照或加热硝酸蒸气（或硝酸分子）分解

【解析】

Ⅰ．（1）碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，据此书写化学方程式；

（2）浓硝酸不稳定，加热易分解，也能产生红棕色NO2气体；

（3）木炭能燃烧，并产生红棕色气体，可能是红热木炭使HNO3分解产生红棕色NO2气体，也可能为红热木炭直接和硝酸蒸气反应；

（4）①设计实验证明红热木炭使HNO3分解产生NO2，NO2可能具有助燃性，木炭燃烧，可将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中，观察是否能直接反应；

②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；

Ⅱ．（5）硝酸在不同条件下分解实验，对照条件可知，先点燃ⅰ处酒精灯，溶液沸腾后没有观察到红棕色气体产生，目的使硝酸变蒸气点燃ⅱ处酒精灯并加热试管中部，很快看到大量红棕色气体产生，说明硝酸分子分解，据此判断使硝酸成功分解的关键。

Ⅰ．（1）碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，该反应的化学方程式为：C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O；

（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4HNO34NO2↑+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；

（3）乙同学设计了图2装置实验，木炭能燃烧，并产生红棕色气体，图示在燃烧匙中红热的木炭，可能直接与硝酸反应产生二氧化氮气体，也可能是红热木炭使HNO3分解产生红棕色NO2气体；

（4）①设计实验证明红热木炭使HNO3分解产生NO2，NO2可能具有助燃性，木炭燃烧，可将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中，观察木炭在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，说明假设b正确，反之不正确；

②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 = N2＋2CO2；

Ⅱ．（5）光照8小时，溶液不变黄，浓硝酸几乎不分解，光照几分钟后看到液面上方出现红棕色，溶液变黄，说明已经分解，先点燃ⅰ处酒精灯，溶液沸腾后没有观察到红棕色气体产生，目的使硝酸变蒸气点燃ⅱ处酒精灯并加热试管中部，很快看到大量红棕色气体产生，说明硝酸分子分解，由此可判断使硝酸成功分解的关键是光照或加热硝酸蒸气（或硝酸分子）分解。