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【题目】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 __________________

(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)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___________

方案

反应物

Cu、浓 HNO3

Cu、稀HNO3

Cu、O2、稀HNO3

(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 _________________

【答案】 检査装置气密性 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 反应变缓,气体颜色变淡 耗酸量最少,无污染 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】考查实验设计与评价,(1)此操作步骤,是实验前进行的,因此此操作目的是检验装置气密性;(2)发生Cu和浓硝酸反应,即反应方程式为Cu+4HNO3()=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,加入蒸馏水,硝酸浓度降低,反应速率变换,铜和稀硝酸反应生成NO,因此气体颜色变浅;(3)甲:铜和浓硝酸反应生成NO2,NO2有毒,污染空气,不符合绿色化学理念;乙:铜和稀硝酸反应生成NO,NO有毒,污染空气,不符合绿色理念;丙:Cu和氧气反应生成CuO,CuO与稀硝酸反应生成硝酸铜和H2O,不产生污染物,消耗硝酸的量少,符合绿色理念;(4)向d中加入KBr溶液,c中加入固体KMnO4,由ac中加入浓盐酸,c中发生2KMnO4+16HCl()=2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O,有氯气产生,现象是产生黄绿色气体,d中发生Cl2+2Br=Br2+2Cl,d中溶液变为黄棕色,氯气和液溴有毒,没有处理尾气装置。

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(1)一定条件下,SO2与O2反应10 min后,若SO2和SO3物质的量浓度分别为0.1 mol/L和0.3 mol/L,则10 min内生成SO3的化学反应速率为___________;SO2的转化率为___________

(2)下列关于该反应的说法正确的是_________

A.增加O2的浓度能加快反应速率 B.降低体系温度能加快反应速率

C.使用催化剂能加快反应速率 D.一定条件下达到反应限度时SO2全部转化为SO3

(3)在反应过程中若某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L。当反应达到平衡时,可能存在的数据是______

A.O2为0.2 mol/L B.SO2为0.25 mol/L

C.SO3为0.4 mol/L D.SO2、SO3均为0.15 mol/L

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(1)电解质溶液为稀H2SO4时,灯泡______(填“亮”或“不亮”)。若灯泡亮,则Mg电极上发生的反应为:______;Al电极上发生的反应为:______。若灯泡不亮,其理由为:________________

(2)电解质溶液为NaOH(aq)时,灯泡______(填“亮”或“不亮”)。若灯泡亮,则Mg电极上发生的反应为:______;Al电极上开始时发生的反应为:______。若灯泡不亮,其理由为____________

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