Question

某兴趣小组设计出下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________________________________。
（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______________________________。再由a向c中加2mL蒸馏水，c中的实验现象是_______________________________。
（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_____________，理由是_____________________________________。

（4）该小组同学向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO₄，由a向c中加入浓盐酸。观察到的实验现象是________________________；该小组同学实验目的是_________________，但此实验的不足之处是_____________________________。

Answer 1

（1）检查装置气密性（2）Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；反应变缓，气体颜色变淡（3）丙；耗酸量最少，无污染（4）c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为黄棕色；证明氧化性KMnO₄＞Cl₂＞Br₂；没有处理尾气

解析试题分析：（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（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（NO₃）₂+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（NO₃）₂+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（NO₃）₂+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（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，说明KMnO₄氧化性强于Cl₂，再利用产生的氯气与KBr溶液反应得到溴：Cl₂+2KBr=2KCl+Br₂，说明Cl₂氧化性强于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：c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为黄棕色；证明氧化性KMnO₄＞Cl₂＞Br₂；没有处理尾气。
考点：硝酸的化学性质；绿色化学；氧化性还原性强弱的比较