Question

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）乙同学认为甲同学的结论是错误的，他的理由是

 

（用化学方程式表示），所以他认为应该检验

 

（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．
（2）为了减少干扰，对于A装置有下面4种操作方案，其中最合理的是（填写数字序号）

 

．
①将炭与浓硝酸一同放在装置中加热；②先加热浓硝酸，然后将炭投入其中；
③先加热炭，再加入冷浓硝酸；      ④先加热炭，再将炭投入冷浓硝酸．
（3）请用平衡移动原理解释B装置的作用

 

．
（4）C装置中出现的现象是

 

，经检测C的溶液中还含有少量氮元素，只以NO₃^-形式存在，写出生成该离子的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：硝酸的化学性质

专题：氮族元素

分析：（1）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；
（2）浓硝酸不稳定，加热易分解，为防止干扰，应该防止浓硝酸分解；
（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）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

△   .

 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，要根据二氧化碳判断，故答案为：4HNO₃

△   .

 4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；CO₂；
（2）浓硝酸不稳定，加热易分解，为防止干扰，应该防止浓硝酸分解，但浓硝酸和碳的反应必须在加热条件下才能发生，所以要先将炭加热，再将碳投入冷的浓硝酸中，故选④；
（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，故答案为：C中溶液变浑浊（或产生白色沉淀）；4NO₂+O₂+2Ba（OH）₂=2Ba（NO₃）₂+2H₂O．

点评：本题考查了实验探究硝酸的性质，明确硝酸的不稳定性、四氧化二氮的性质、二氧化碳的性质是解本题关键，再结合化学平衡移动原理来分析解答，题目难度中等．