Question

16．某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“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，其目的是检查装置的气密性．
（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（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．

方案	反应物
甲	Cu、浓HNO3
乙	Cu、稀HNO3
丙	Cu、O2、稀HNO3

（3）下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．
（4）该小组还用上述装置进行实验证明酸性：HCl＞H₂CO₃＞H₂SiO₃，则分液漏斗a中加入的试剂是稀盐酸，c中加入的试剂是大理石（或Na₂CO₃固体），d中加入的试剂是Na₂SiO₃溶液；实验现象为c中有气泡产生，d中生成白色胶状物质（或白色沉淀）．但此实验存在不足之处，改进的措施是在c、d之间连接一个盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气瓶．

Answer 1

分析 （1）实验前要检查装置气密性；
（2）浓硝酸和铜反应生成硝酸铜、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）方案丙是利用铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜和硝酸反应生成硝酸铜，反应过程中无污染气体生成；

解答 解：（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．其目的是检查装置的气密性，
故答案为：检查装置的气密性；
（2）浓硝酸和铜反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应的化学方程式Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（3）方案甲是铜和浓硝酸反应生成硝酸铜，二氧化氮和水，有污染气体生成，不能体现绿色化学理念；方案乙是稀硝酸和铜反应生成硝酸铜，一氧化氮和水，有污染气体生成，不能体现绿色化学理念；丙是利用铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜和硝酸反应生成硝酸铜，反应过程中无污染气体生成，能体现绿色化学理念，
故答案为：丙；
（4）要证明酸性强弱，应该采用强酸制取弱酸的方法检验，盐酸酸性最强，所以a中盛放硝酸，盐酸和碳酸钙制取二氧化碳，二氧化碳和硅酸钠溶液生成硅酸，则c中盛放碳酸钙、d中盛放硅酸钠，硅酸难溶于水，所以二氧化碳和硅酸钠反应生成硅酸沉淀，看到的现象是有白色沉淀生成，因盐酸易挥发，应在c和d之间加入除杂装置，用饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，
故答案为：稀盐酸；大理石（或Na₂CO₃固体）；Na₂SiO₃溶液；c中有气泡产生，d中生成白色胶状物质（或白色沉淀）；在c、d之间连接一个盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气瓶．

点评 本题考查性质实验方案设计，侧重考查学生分析判断及知识运用能力，明确实验原理是解本题关键，注意：（4）装置设计不很合理，生成的二氧化碳中含有盐酸，盐酸和硅酸钠反应也生成白色沉淀，所以在d装置前应该有一个洗气装置，防止吸收干扰实验．