题目内容

某兴趣小组设计出下图所示装置来进行“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
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(浓)=Cu(NO32+2NO2↑+2H2O
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO32+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,气体颜色变淡
反应变缓,气体颜色变淡

(3)上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
,原因是
耗酸量最少,无污染
耗酸量最少,无污染

(4)该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2,则c中加入的试剂是
KMnO4
KMnO4

d中加入的试剂是
KBr溶液(含Br-的溶液)
KBr溶液(含Br-的溶液)
,实验现象为
c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色
c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色
;但此实验的不足之处是
没有处理尾气
没有处理尾气

分析:(1)根据检查装置的气密性;
(2)根据铜与浓硝酸反应得到硝酸铜、二氧化氮和水;根据二氧化氮能与水反应;
(3)根据制备过程中耗酸量最少,无污染的原则;
(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)因实验前要检查装置气密性,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)因铜与浓硝酸反应:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO32+2NO2↑+2H2O,由a向c中加2mL蒸馏水,硝酸进行的稀释,反应变缓,同时因二氧化氮能与水反应:3NO2+2H2O=2HNO3+NO,c中气体颜色变浅,故答案为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO32+2NO2↑+2H2O;反应变缓,气体颜色变淡;
(3)铜与浓硝酸制取硝酸铜时的方程式是:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO32+2NO2↑+2H2O,生成的NO2会造成大气污染,硝酸的利用率为
1
2

铜与稀硝酸制取硝酸铜时的方程式是:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O,生成的NO也会造成大气污染,硝酸的利用率为
3
4

此过程用方程式可表示为:2Cu+O2
  △  
.
 
2CuO,CuO+2HNO3=Cu(NO32+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,故答案为:丙;耗酸量最少,无污染;
(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:2KMnO4KMnO4+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,所以c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色,同时要注意尾气吸收,
故答案为:KMnO4;KBr溶液(含Br-的溶液);c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色;没有处理尾气.
点评:本题以教材中现有实验的缺陷为命题的出发点,将改进优化的过程设计成一个探究性的试题,旨在考查学生的基础知识、分析问题解决问题的能力、实验操作与实验方案的评价能力、绿色化学的观点等.
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