题目内容

2．某兴趣小组设计出如图所示装置来进行“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化．
（1）实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是检查装置气密性．
（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是Cu+4HNO3=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O．
再由a向c中加2mL蒸馏水，c中的实验现象是反应变缓，红棕色气体逐渐变为无色．
（3）如表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是丙，理由是制取等量的硝酸铜时，丙方案耗酸量最少、无污染物（NOX）产生．
         方    案     反  应  物
甲Cu、浓HNO3
乙Cu、稀HNO3
丙Cu、O2、稀HNO3
（4）该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2．操作步骤为：a中加入浓盐酸，c中加入高锰酸钾，d中加入溴化钾溶液、打开b由a向c中加入浓盐酸实验现象为c中有黄绿色气体产生，d中溶液由无色变为橙黄色；但此实验的不足之处是无尾气处理装置，会污染环境．

分析 （1）实验前要检查装置气密性；
（2）铜与浓硝酸反应得到硝酸铜、二氧化氮和水；二氧化氮能与水反应生成硝酸和一氧化氮；
（3）根据制备过程中耗酸量最少，无污染的原则进行判断；
（4）根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，利用KMnO4与浓盐酸反应，再利用产生的氯气与KBr溶液反应得到溴，同时要注意尾气吸收．

解答 解：（1）实验前要检查装置气密性，实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，这是检查装置气密性的常见方法，
故答案为：检查装置气密性；
（2）铜与浓硝酸反应得到硝酸铜、二氧化氮和水，反应的化学方程式为：Cu+4HNO3=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O；由a向c中加2mL蒸馏水，硝酸进行的稀释，反应变缓，同时二氧化氮能与水反应生成硝酸和一氧化氮，故c中气体颜色红棕色气体逐渐变为无色，
故答案为：Cu+4HNO3=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O；反应变缓，红棕色气体逐渐变为无色；
（3）甲：铜与浓硝酸制取硝酸铜时的方程式是：Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，生成的NO2会造成大气污染，硝酸的利用率为50%；
乙：铜与稀硝酸制取硝酸铜时的方程式是：3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，生成的NO也会造成大气污染，硝酸的利用率为75%；
丙：此过程用方程式可表示为：2Cu+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，CuO+2HNO3=Cu（NO3）2+H2O，从过程可以看出该过程不会产生有毒气体，环保且没有多消耗原料，故能体现绿色化学理念的最佳方案是丙，
故答案为：丙；制取等量的硝酸铜时，丙方案耗酸量最少；无污染物（NOX）产生；
（4）根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，利用KMnO4与浓盐酸反应：2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，
再利用产生的氯气与KBr溶液反应得到溴：Cl2+2KBr=2KCl+Br2，操作步骤为a中加入浓盐酸，c中加入高锰酸钾，d中加入溴化钾溶液，打开b由a向c中加入浓盐酸，现象为c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为橙色，同时要注意尾气吸收，防止污染空气，
故答案为：a中加入浓盐酸，c中加入高锰酸钾，d中加入溴化钾溶液；打开b由a向c中加入浓盐酸；c中有黄绿色气体产生，d中溶液由无色变为橙黄色；无尾气处理装置，会污染环境．

点评 本题是教材中现有实验的改进优化的设计与评价，题目难度中等．侧重学生分析问题、解决问题的能力和绿色化学的观点的培养．

练习册系列答案
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