Question

(07年重庆卷)（16分）某兴趣小组设计出题27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2 mL浓硝酸。c中反应的化学方程式是_____  。再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是__________   。

（3）题27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）该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO₄＞Cl₂＞Br₂。操作步骤为            ，实验现象为             ；但此实验的不足之处是                 。

 

Answer 1

答案：（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）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；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。

解析：（1）根据题目的叙述可以知道，这样操作的目的是检验装置的气密性，按题目所述若d试管内有气泡，且冷却后导管中有一段水柱，说明气密性良好。

（2）c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸时发生反应为Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；若再由a向c中加2 mL蒸馏水，浓硝酸的浓度变小，所以反应变得缓慢、产生的气体颜色变浅。

（3）甲方案制取硝酸铜的反应方程式为Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，乙方案制取硝酸铜的反应方程式为3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，丙制取硝酸铜的反应方程式为2Cu＋O₂＋2HNO₃=2Cu(NO₃)₂。比较这三种方案的化学方程式可以发现均制取1mol Cu(NO₃)₂时消耗硝酸的量分别为4mol 、mol 、1mol ，丙方案消耗的硝酸的量最少且不产生污染。

（4）若用上述装置进行实验证明氧化性KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，根据氧化还原反应的规律可以得出应先用KMnO₄制Cl₂，再用Cl₂制Br₂。所以实验的操作步骤为向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO₄，由a向c中加入浓盐酸；其中实验的现象为c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为黄棕色。但是由于Cl₂和Br₂均为有毒的气体，所以需要尾气处理。

高考考点:实验的基础知识、实验的设计和评价。

易错提醒:对于气密性的检验方法不会而导致第（1）题弄错；语言组织能力较差导致第（3）、（4）题的回答不标准，回答不到点上。

 

备考提示:新情景实验、综合试验、试验设计为三位一体的关系――基解决较为陌生、综合程度高、能力要求全面的复杂实验题。题中的新情景往往是那些易于为学生所接受的知识，具有指令性强的特点，此类题目从操作、药品、仪器、县乡、数据处理、实验评价诸多方面进行挖掘。这实验题在历年高考中均有出现，在备考复习时除应对实验基础知识熟练掌握外，还应对涉及一些综合性较强的实验习题，当然也不能忽略以教材试验为基础的优化重组实验。