Question

（16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。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）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）。

（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，写出生成该离子的离子方程式             。

Answer

（1）C+4HNO3 (浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O，通风橱；

（2）4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O ，CO2；

（3）常温下存在平衡体系：2NO2N2O4 ，降低温度N2O4液化，平衡右移，除去混合气体中的NO2；

（4）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：（1）利用浓硝酸的强氧化性，把C氧化成CO2，本身被还原成NO2，因此反应方程式：C+4HNO3 (浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O，NO2有毒，应在通风厨内进行；（2）硝酸不稳定，受热易分解，4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O ，对比这两个反应方程式，应检验CO2的存在，如有CO2的存在说明红棕色气体是碳和浓硝酸反应；（3）NO2不纯净，存在2NO2=N2O4，△H<0，根据勒夏特列原理，降低温度平衡向正反应方向进行，0℃时四氧化二氮为液体有利于除去NO2，答案：常温下存在平衡体系：2NO2N2O4 ，降低温度N2O4液化，平衡右移，除去混合气体中的NO2；（4）从B中出来气体是CO2，与氢氧化钡反应生成BaCO3沉淀，C中溶液变浑浊，C溶液中含有氮元素，B中出来气体有NO2，只以NO3－形式存在，推出发生的反应：4NO2+O2+4OH－= 4NO3－ +2H2O。

考点：考查硝酸、氮的氧化物的性质、勒夏特列原理等知识。