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

（1）4HNO₃ 4NO₂↑+O₂↑+2H₂O(2分)  CO₂(1分)
（2）④(2分)
（3）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。(３分)
（4）C中溶液变浑浊(或产生白色沉淀) (3分)　4NO₂+O₂+2Ba(OH)₂=2Ba(NO₃)₂+2H₂O(3分)

试题分析：（1）浓硝酸受热易分解产生二氧化氮气体，4HNO₃ 4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；若C与浓硝酸反应应有二氧化碳气体生成，所以检验CO₂的产生来证明碳与浓硝酸反应；
（2）只要存在浓硝酸被加热的情况都有可能产生二氧化氮气体，不能证明是C与浓硝酸发生了反应，所以最合理的操作是④；
（3）常温下存在平衡体系：2NO₂ N₂O₄，该反应为放热反应，所以降低温度，平衡正向移动，N₂O₄被液化，从而除去NO₂；
（4）若C与浓硝酸反应则有二氧化碳生成，与氢氧化钡溶液反应生成白色沉淀；C的溶液中还含有少量氮元素，只以NO₃^－形式存在，说明混合气体中仍有NO₂，与氢氧化钡溶液、氧气反应生成硝酸钡溶液，化学方程式为4NO₂+O₂+2Ba(OH)₂=2Ba(NO₃)₂+2H₂O。