Question

某研究性學(xué)習(xí)小組的一個課題是“NO₂能否支持木條的燃燒？”由于實驗室中沒有現(xiàn)成的NO₂氣體，該小組的同學(xué)設(shè)計了兩個方案（忽略N₂O₄的存在，圖中鐵架臺等夾持儀器均已略去）：
Ⅰ．實驗裝置如圖1所示
（1）硝酸銅固體加熱分解的產(chǎn)物有氧化銅、二氧化氮和氧氣．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（2）當(dāng)集氣瓶中充滿紅棕色氣體時，木條復(fù)燃了．有的同學(xué)得出“NO₂能支持木條的燃燒”的結(jié)論．你認(rèn)為這一結(jié)論是否正確？

 

（填“正確”或“不正確”），理由是

 

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Ⅱ．實驗裝置如圖2所示：
（1）寫出濃硝酸受熱分解的化學(xué)方程式：

 

．
（2）實驗開始后木條上的火星逐漸熄滅，有的同學(xué)提出“NO₂不能支持木條的燃燒”的結(jié)論．你認(rèn)為這一結(jié)論是否正確？

 

（填“正確”或“不正確”），理由是

 

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Ⅲ．為了更能直接說明“NO₂能否支持木條的燃燒”這一問題，請你重新設(shè)計一個簡單的實驗方案，簡述實驗原理和主要操作．

 

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Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：Ⅰ．（1）根據(jù)題意結(jié)合反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件寫出相應(yīng)的反應(yīng)方程式．
（2）根據(jù)該反應(yīng)中氧氣所占的體積分?jǐn)?shù)與空氣中氧氣所占的體積分?jǐn)?shù)比較來進(jìn)行判斷．
Ⅱ．（1）濃硝酸具有強(qiáng)揮發(fā)性，且不穩(wěn)定，在加熱條件下能分解生成二氧化氮、氧氣和水，根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件寫出相應(yīng)的反應(yīng)方程式．
（2）加熱過程中有水蒸氣生成，根據(jù)水蒸氣的性質(zhì)分析．
Ⅲ．根據(jù)探究式實驗的設(shè)計來設(shè)計該實驗，實驗步驟為：制取二氧化氮?dú)怏w→洗氣→干燥→驗證→得出結(jié)論．

解答： 解：Ⅰ．（1）硝酸銅固體加熱分解的產(chǎn)物有氧化銅、二氧化氮和氧氣，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Cu（NO₃）₂ 

△   .

 2CuO+4NO₂↑+O₂↑，
故答案為：2Cu（NO₃）₂ 

△   .

2CuO+4NO₂↑+O₂↑；
（2）2Cu（NO₃）₂ 

△   .

2CuO+4NO₂↑+O₂↑，該反應(yīng)中氧氣占總氣體體積的 四分之一．與空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)基本相同，若NO₂不支持燃燒，則木條不會復(fù)燃，根據(jù)實驗現(xiàn)象知，二氧化氮支持燃燒，故正確，
故答案為：正確；理由是硝酸銅分解產(chǎn)生的混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)與空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)基本相同，若NO₂不支持燃燒，則木條不會復(fù)燃； 
Ⅱ．（1）濃硝酸具有強(qiáng)揮發(fā)性，且不穩(wěn)定，在加熱條件下能分解生成二氧化氮、氧氣和水，4HNO₃（濃）

△   .

4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，
故答案為：4HNO₃（濃）

△   .

4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；
（2）該反應(yīng)的反應(yīng)條件是加熱，加熱過程中有水蒸氣生成，產(chǎn)生的大量水蒸氣抑制了NO₂的助燃，導(dǎo)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；理由是帶火星的木條熄滅可能是由于加熱時產(chǎn)生大量水蒸氣；
Ⅲ．實驗步驟為：制取二氧化氮?dú)怏w→洗氣→干燥→驗證→得出結(jié)論，所以先用銅和濃硝酸反應(yīng)制取二氧化氮?dú)怏w，二氧化氮?dú)怏w中含有部分水蒸氣，且二氧化氮?dú)怏w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(xiàn)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(yīng)制取NO₂氣體，并用濃硫酸或無水氯化鈣進(jìn)行干燥，再將帶火星的木條伸入二氧化氮中觀察現(xiàn)象．

點評：本題考查了化學(xué)方程式的書寫即實驗方案的設(shè)計，難度較大，注意根據(jù)實驗?zāi)康脑O(shè)計實驗方案．