Question

某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的气态生成物，设计如下实验。

（1）甲同学设计实验如图甲。

红热木炭未进入试管前，浓硝酸上方并无明显变化。当如图甲连接实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，后浑浊消失。

①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸具有________（填选项字母）。

a．酸性                    b．挥发性                c．不稳定性

②沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，________（填“能”或“不能”）说明木炭与浓硝酸发生了反应，是因为________。

（2）乙同学设计实验如图乙。

如图乙连接实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，________（填“能”或“不能”）说明木炭与浓硝酸未反应，是因为________。

（3）丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾能将NO、NO₂ 氧化成 NO₃^-，MnO₄^- 被还原为 Mn^2＋。

①如图连接装置后，需进行的实验操作为________；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N₂，目的为________________。

②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为_________________________。

③能证明木炭被氧化的实验现象为________________________________________。

④D 装置中发生反应的离子方程式为________________________________。

Answer

bc 不能 木炭与空气中的氧气反应也能生成二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊 不能 挥发出的硝酸和生成的NO2消耗了石灰水 检查装置气密性 将装置中的空气排尽 C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O C中石灰水变浑浊 5NO+3MnO4-+4H+=5 NO3-+3Mn2++2H2O

【解析】

（1）①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色NO2气体，说明试管内有硝酸蒸气；NO2气体可能是由硝酸分解产生；②木炭与氧气、木炭与浓硝酸，都能反应生成二氧化碳，沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，只能证明有二氧化碳生成；

（2）挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与石灰水反应；

（3）进入B中的硝酸被水吸收、NO2与水反应生成NO和硝酸，进入C中的气体只有NO和CO2，NO与石灰水不反应；NO进入D被高锰酸钾溶液吸收。

（1）①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色NO2气体，说明试管内有硝酸蒸气，证明浓硝酸具有挥发性；NO2气体可能是硝酸分解产生，证明浓硝酸具有不稳定性，故选bc；②木炭与空气中的氧气反应也能生成了二氧化碳，所以沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，不能证明木炭与浓硝酸发生了反应；

（2）挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与石灰水反应消耗石灰水，所以沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，不能证明木炭与浓硝酸未反应；

（3）①涉及气体制备的实验要检验装置气密性，所以连接装置后，需进行的实验操作为检查装置气密性；为防止空气对实验的干扰，加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，将装置中的空气排尽。

②木炭与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮、水，反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。

③若石灰水变浑，可证明木炭被氧化为二氧化碳，所以能证明木炭被氧化的实验现象为C中石灰水变浑浊。

④D装置中NO被氧化为NO3-，MnO4-被还原为Mn2+,发生反应的离子方程式为5NO+3MnO4-+4H+=5 NO3-+3Mn2++2H2O。