Question

（18分）化学实验装置的科学设计是实验是否取得预期效果的关键。请回答下列有关实验装置的相关问题：

Ⅰ．下图A为“人教版”教材制备乙酸乙酯的实验装置，某同学甲认为下图B装置进行酯化反应效果比A要好，他的理由是_________________________；

某同学乙经查阅资料认为下图C装置进行酯化反应效果更好，他的理由是 ________________________。

Ⅱ．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）碳与浓硝酸反应的方程式_______________________。甲同学的实验应该在___________中进行，才符合化学实验安全性的要求。

（2）乙同学认为红棕色气体不一定是碳与浓硝酸发生反应而得，所以他认为甲同学观点是错误的，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。

（3）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将木炭与浓硝酸一同放在装置中加热；②先加热木炭，再将木炭投入冷浓硝酸。③先加热木炭，再加入冷浓硝酸；④先加热浓硝酸，然后将木炭投入其中；

（4）请用平衡移动原理解释B装置的作用_________（结合方程式与文字表述）。

（5）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

Ⅰ．便于冷凝回流，减少反应物损失；既能冷凝回流又能及时分离出反应生成的水，有利于酯的生成；Ⅱ．（1）C+4HNO3 (浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O，通风橱 ；

（2）4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O ，CO2 ；（3）② ；

（4）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；

（5）C中溶液变浑浊(或产生白色沉淀) ，4NO2+O2+4OH- = 4NO3- +2H2O 。

【解析】

试题分析：Ⅰ．（1）CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O，CH3COOH、CH3CH2OH易挥发，装置B有冷凝管，对醋酸和乙醇起冷凝作用，回流到烧瓶中，减少原料浪费，提高原料的利用率，同时水蒸气遇冷凝结成液态水回流到烧瓶中，起到分离的作用，乙酸乙酯纯度增加，因此理由是：便于冷凝回流，减少反应物损失；图C多了一个分水器，不仅有图B的优点，同时能把水及时的分离是平衡右移，提高乙酸乙酯的产率，因此理由是：既能冷凝回流又能及时分离出反应生成的水，有利于酯的生成；Ⅱ．（1）浓硝酸具有强氧化性能跟非金属单质和除金、铂以外的所有金属反应，跟碳反应把碳转化成CO2，本身被还原成NO2，根据化合价的升降配平即可，反应方程式：C+4HNO3 (浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O，因为NO2有毒，因此需要在通风橱内进行；(2)硝酸不稳定，受热易分解4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生NO2对现象产生干扰，因此乙同学认为不正确，对比两个反应方程式，验证CO2存在证明碳和硝酸发生了反应；(3)①一同加热，硝酸分解产生NO2对实验产生干扰，不合理；②先加热木炭，达到反应的温度，再投入到冷浓硝酸，避免硝酸受热分解，对实验不会产生干扰，合理；③先加热木炭，再加入冷浓硝酸，同样对硝酸加热，对实验产生干扰，不合理；④加热硝酸，硝酸分解产生二氧化氮，对实验产生干扰，不合理；(4)NO2不纯净2NO2N2O4 △H<0，冰水中是化学平衡右移，此时四氧化二氮是液体，减少NO2对实验的干扰，理由是：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；(5)C装置的作用是验证CO2存在，CO2＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋H2O，出现沉淀证明CO2的存在，2NO2 N2O4 ，是可逆反应不可能进行到底，从B 装置中出来的气体含有少量的NO2，4NO2＋2H2O＋O2=4HNO3，2HNO3＋Ba(OH)2=Ba(NO3)2＋2H2O，总反应的离子方程式：4NO2+O2+4OH- = 4NO3- +2H2O 。

考点：考查实验的评价、勒夏特列原理、化学反应方程式的书写等知识。