Question

6．浓硝酸是一种常见的酸，加热或见光易分解生成NO₂．某实验小组欲探究碳与浓硝酸的反应情况．实验装置如图．回答下列问题：
（1）碳与浓硝酸反应的化学方程式是C+4HNO₃ （浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+CO₂↑+2H₂O，消耗1molC转移的电
子是4mol．
（2）甲同学设计了图1装置进行实验，若有红棕色气体生成，不能（填“能”或“不能”）说明碳与浓硝酸反应，原因是4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O（用方程式表示）．
（3）乙同学设计了图2装置进行实验．
资料：0℃时N₂O₄是液体；NO₂?N₂O₄
①装置B的作用是除去混合气体中的NO₂．
②最能说明碳与硝酸反应的实验现象是C中澄清石灰水会变浑浊，反应的化学方程式是CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃ ↓+H₂O，装置D中的试剂是氢氧化钠溶液．
③为了排除干扰，对A装置有下面几种操作方案．其中最合理的是D（填序号）．
A．将木炭与浓硝酸一起放在装置中加热  B．将木炭加热，再加入冷浓硝酸
C．先加热浓硝酸，再加入木炭          D．将木炭加热，再投入到冷浓硝酸中
（4）装置1和装置2相比最大缺点是没有尾气吸收装置．

Answer 1

分析 （1）碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，反应中碳从0价变为+4价，据此答题；
（2）浓硝酸加热能分解产生红棕色气体二氧化氮；
（3）①常温下存在平衡体系：2NO₂?N₂O₄，降低温度N₂O₄液化，平衡右移，可以除去混合气体中的NO₂；
②碳与硝酸反应会生成二氧化碳，所以C中澄清石灰水会变浑浊，反应尾气中会有少量的氮的氧化物，会污染空气，所以要用氢氧化钠溶液吸收；
③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；
（4）碳与浓硝酸反应会产生氮的氧化物、浓硝酸加热也易挥发及发生分解产生氮的氧化物，都会污染空气，据此分析；

解答 解：（1）碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，反应方程式为C+4HNO₃ （浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+CO₂↑+2H₂O，反应中碳从0价变为+4价，所以消耗1molC转移的电子是4mol，
故答案为：C+4HNO₃ （浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+CO₂↑+2H₂O；4；
（2）浓硝酸加热能分解产生红棕色气体二氧化氮，反应方程式为4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，所以图1装置进行实验，若有红棕色气体生成，不能说明碳与浓硝酸反应，
故答案为：不能；4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；
（3）①常温下存在平衡体系：2NO₂?N₂O₄，降低温度N₂O₄液化，平衡右移，可以除去混合气体中的NO₂，所以装置B的作用是除去混合气体中的NO₂，
故答案为：除去混合气体中的NO₂；
②碳与硝酸反应会生成二氧化碳，所以最能说明碳与硝酸反应的实验现象是C中澄清石灰水会变浑浊，反应的化学方程式是CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃ ↓+H₂O，反应尾气中会有少量的氮的氧化物，会污染空气，所以要用氢氧化钠溶液吸收，所以装置D中的试剂是氢氧化钠溶液，
故答案为：C中澄清石灰水会变浑浊；CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃ ↓+H₂O；氢氧化钠溶液；
③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，
故答案为：D；
（4）碳与浓硝酸反应会产生氮的氧化物、浓硝酸加热也易挥发及发生分解产生氮的氧化物，都会污染空气，所以装置1和装置2相比最大缺点是没有尾气吸收装置，
故答案为：没有尾气吸收装置．

点评 本题考查性质实验方案的设计，为高频考点，把握图中装置的作用、反应原理及实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的综合考查，题目难度中等．