Question

（16分）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10 mL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          。
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     。
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      。
③通过实验探究，你认为助燃气体是什么，简述理由     。

Answer 1

（1）① 强氧化性（1分）
②4HNO₃(浓)4NO₂↑＋O₂↑＋2H₂O（3分）
（2）Ⅰ①（3分）（两处导气管进出长短对各1分，漏斗对1分）
②NaNO₂、NaNO₃（2分）
Ⅱ①2NO₂＋2CN₂＋2CO₂（3分）②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。（2分）③助燃气体既有NO₂又有O₂，因为两种气体均存在且均能助燃。（2分）

试题分析：（1）①碳与浓硝酸的反应，说明浓硝酸具有强氧化性。②反应产生的热量会使少量浓硝酸受热分解，反应的化学方程式4HNO₃(浓)4NO₂↑＋O₂↑＋2H₂O。
（2）I．①铜与浓硝酸制取和收集NO₂，可以在圆底烧瓶中进行，用分液漏斗滴加浓硝酸，同时用向上排气法收集NO₂。
②NaOH溶液的作用是吸收多余的NO₂，根据氧化还原反应的特征，生成正盐中N的化合价一种应该小于+4，一种大于+4，又N最高价位+5价，故应有NaNO₃，因为，反应生成两种物质的量相等的正盐，所以另一种应为NaNO₂。
II．①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，说明生成了CO₂，那么另一种应该为氮气，反应方程式为：2NO₂＋2CN₂＋2CO₂。
②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通过实验探究可以知道：助燃气体既有NO₂又有O₂，因为两种气体均存在且均能助燃。