Question

“帶火星的木條在空氣中不能復燃，而在氧氣中能復燃”，某研究性學習小組根據這一性質進行“NO₂能否支持燃燒？”的課題研究．由于實驗室中沒有現成的NO₂氣體，該小組的同學設計了兩個方案（忽略N₂O₄的存在對實驗的影響，圖中鐵架臺等夾持儀器均已略去）：
（1）方案Ⅰ、實驗裝置如下圖甲所示：
①濃硝酸受熱分解的化學方程式為：

 

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②實驗開始后木條上的火星逐漸熄滅，有的同學得出“NO₂不能支持燃燒”的結論．你認為這一結論是否正確？

 

（填“正確”或“不正確”），理由是

 

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（2）方案Ⅱ：實驗裝置如圖乙所示
①硝酸銅固體加熱分解的產物有氧化銅、二氧化氮和氧氣，寫出該反應的化學方程式：

 

②當集氣瓶中充滿紅棕色氣體時，木條復燃了，有的同學得出“NO₂能支持燃燒”的結論．你認為這一結論是否正確

 

（填“正確”或“不正確”），你的理由是

 

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（3）請你重新設計一個簡單的實驗方案探究“NO₂能否支持燃燒？”．簡述你的實驗方法：

 

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Answer 1

分析：（1）①濃硝酸具有強揮發性，且不穩定，在加熱條件下能分解生成二氧化氮、氧氣和水，根據反應物、生成物和反應條件寫出相應的反應方程式；
②加熱過程中有水蒸氣生成，根據水蒸氣的性質分析；
（2）①根據題意結合反應物、生成物和反應條件寫出相應的反應方程式；
②根據該反應中氧氣所占的體積分數與空氣中氧氣所占的體積分數比較來進行判斷；
（3）根據探究式實驗的設計來設計該實驗，實驗步驟為：制取二氧化氮氣體→洗氣→干燥→驗證→得出結論；

解答：解：（1）①濃硝酸具有強揮發性，且不穩定，在加熱條件下能分解生成二氧化氮、氧氣和水，反應方程式為：4HNO₃（濃）

△   .

4NO₂↑+O₂↑+H₂O，
故答案為：4HNO₃（濃）

△   .

4NO₂↑+O₂↑+H₂O；
②該反應的反應條件是加熱，加熱過程中有水蒸氣生成，產生的大量水蒸氣抑制了NO₂的助燃，導致NO₂不能支持木條的燃燒的假象，所以不正確，
故答案為：不正確；帶火星的木條熄滅可能是由于加熱濃硝酸時產生的大量水蒸氣造成的；
（2）①硝酸銅固體加熱分解的產物有氧化銅、二氧化氮和氧氣，所以該反應的化學方程式是2Cu（NO₃）₂

△   .

2CuO+4NO₂↑+O₂↑，
故答案為：2Cu（NO₃）₂

△   .

2CuO+4NO₂↑+O₂↑；
②2Cu（NO₃）₂

△   .

2CuO+4NO₂↑+O₂↑該反應中氧氣占總氣體體積的四分之一．與空氣中氧氣的體積分數基本相同，若NO₂不支持燃燒，則木條不會復燃，根據實驗現象知，二氧化氮支持燃燒，故正確，
故答案為：正確，硝酸銅分解產生的混合氣體中氧氣的體積分數與空氣中氧氣的體積分數基本相同，若NO₂不支持燃燒，則木條不會復燃；
（3）實驗步驟為：制取二氧化氮氣體→洗氣→干燥→驗證→得出結論，所以先用銅和濃硝酸反應制取二氧化氮氣體，二氧化氮氣體中含有部分水蒸氣，且二氧化氮氣體是酸性氣體，所以可用濃硫酸或無水氯化鈣干燥二氧化氮，然后再將帶火星的木條伸入二氧化氮中觀察現象，從而確定二氧化氮是否支持燃燒，
故答案為：用金屬銅與濃硝酸反應制取NO₂氣體，用濃硫酸或無水氯化鈣固體進行干燥后，再將帶火星的木條伸入二氧化氮氣體中觀察現象．即可得出結論；

點評：本題考查了NO₂能否支持燃燒實驗方案的設計，側重考查了化學方程式的書寫，注意根據實驗目的設計實驗方案，方案Ⅱ：②探究NO₂能支持燃燒是該題的難點，題目難度較大．