Question

（15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，产生红棕色气体、一种无色无味的单质气体X和水，气体X的化学式是     。
（2）实验现象中液面上木炭迅速燃烧，发出光亮。同学甲认为可能是木炭与气体X反应产生的现象；同学乙猜测NO₂可能具有助燃性，木炭能在NO₂中燃烧。他们设计了以下实验。
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)。

② NaOH溶液的作用是吸收多余的NO₂，该反应生成两种物质的量相等的正盐，写出反应的化学方程式     。
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的X气体反应的实验      。
③ 通过实验探究，你认为甲、乙同学的预测是否合理，请简述理由     。

Answer 1

（15分，画图3分，其他每空2分）
（1）① 强氧化性 ② O₂
（2）Ⅰ①

两处导气管进出长短对各1分，漏斗对1分）
② 2NO₂ + 2NaOH  NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O（物质1分，配平1分）
Ⅱ① 2NO₂ + 2C点燃 N₂ + 2CO₂（物质1分，配平1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。（按要求给分）
③ 主要是和NO₂的燃烧反应，也会发生与氧气的燃烧反应，因为两种气体均存在。（按要求给分）

解析试题分析：（1）①碳与浓硝酸的反应，说明浓硝酸具有强氧化性；
② 根据氧化还原反应中元素的化合价有升有降的原则，红棕色气体是二氧化氮，N元素的化合价降低，而H元素的化合价已是最高，不能再升，所以只能是O元素的化合价升高，因此，无色气体X是O₂；
（2）Ⅰ①铜与浓硝酸制取二氧化氮不需加热，用烧瓶和分液漏斗即可，二氧化氮的密度大于空气，所以用向上排气法收集NO₂，导气管长进短出，装置如图

②NaOH溶液的作用是吸收多余的NO₂，该反应生成两种物质的量相等的正盐，则两种盐分别是硝酸钠和亚硝酸钠，化学方程式为2NO₂ + 2NaOH  NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O；
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，说明碳与NO₂气体反应生成二氧化碳和无色气体氮气，化学方程式为
2NO₂ + 2C点燃 N₂ + 2CO₂
②当木炭燃烧时，体系中氧气浓度肯定低于空气中氧气浓度，实验现象说明火焰迅速变亮，不是碳与氧气反应的结果，所以不用补充木炭在纯氧中燃烧的实验。
③木炭所处的环境是二氧化氮的浓度大于氧气的浓度，所以出现火焰迅速变亮的现象主要是木炭和NO₂的燃烧反应，也会发生与氧气的燃烧反应，因为两种气体均存在。
考点：考查对实验现象的分析能力，给定条件的化学方程式的判断与书写，装置图的设计，物质性质的判断