Question

某兴趣小组设计出右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                            。

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

（3）右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

（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：

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＋2HNO₃2Cu(NO₃)₂。比较这三种方案的化学方程式可以发现均制取1molCu(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。