Question

銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生NO，NO又被氧化成NO₂，對實驗觀察無色NO有干擾，過多的NO、NO₂又會污染環(huán)境，改進(jìn)實驗的涉及符合綠色化學(xué)的思想．有興趣小組設(shè)計出如圖所示裝置來改進(jìn)教材中“銅與硝酸反應(yīng)”的實驗，以探究化學(xué)實驗的綠色化．
（1）實驗前，關(guān)閉活塞b，試管d中加水至浸沒長導(dǎo)管口，塞緊試管c和d的膠塞，加熱c，其目的在于

 

（2）在d中加適量NaOH溶液，c中放一小塊銅片，由分液漏斗a向c中加入2mL濃硝酸，c中反應(yīng)的離子方程式

 

；再由a向c中加2mL蒸餾水，c中實驗現(xiàn)象為

 

；
（3）下表中是制取硝酸銅的三種方案，能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的最佳方案是

 

，理由是

 

方案	反應(yīng)物
甲	Cu、濃硝酸
乙	Cu、稀硝酸
丙	Cu、O2、稀硝酸

（4）該興趣小組還用上述裝置進(jìn)行實驗證明氧化性：KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，操作步驟為向d中加入KBr溶液，c中加入固體KMnO₄，由a向c中加入濃鹽酸．其實驗現(xiàn)象為

 

，但此實驗的不足之處是

 

．

Answer 1

考點：硝酸的化學(xué)性質(zhì),性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）實驗前要檢查裝置氣密性；
（2）銅與濃硝酸反應(yīng)得到硝酸銅、二氧化氮和水；二氧化氮能與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮；
（3）根據(jù)制備過程中耗酸量最少，無污染的原則進(jìn)行判斷；
（4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，利用KMnO₄與濃鹽酸反應(yīng)，再利用產(chǎn)生的氯氣與KBr溶液反應(yīng)得到溴，同時要注意尾氣吸收．

解答： 解：（1）實驗前要檢查裝置氣密性，這是檢查裝置氣密性的常見方法，
故答案為：檢查裝置氣密性；
（2）銅與濃硝酸反應(yīng)得到硝酸銅、二氧化氮和水，離子方程式為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；由a向c中加2mL蒸餾水，硝酸進(jìn)行的稀釋，反應(yīng)變緩，同時二氧化氮能與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，故c中氣體顏色變淺，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；反應(yīng)變緩，氣體顏色變淡；
（3）甲：銅與濃硝酸制取硝酸銅時的方程式是：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，生成的NO₂會造成大氣污染，硝酸的利用率為50%；
乙：銅與稀硝酸制取硝酸銅時的方程式是：3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成的NO也會造成大氣污染，硝酸的利用率為75%；
丙：此過程用方程式可表示為：2Cu+O₂

△   .

2CuO，CuO+2HNO₃=Cu（NO₃）₂+H₂O，從過程可以看出該過程不會產(chǎn)生有毒氣體，環(huán)保且沒有多消耗原料，
故能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的最佳方案是丙，
故答案為：丙；制取等量的硝酸銅時，丙方案耗酸量最少，無污染；
（4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，利用KMnO₄與濃鹽酸反應(yīng)：2KMnO4KMnO₄+16HCl=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，
再利用產(chǎn)生的氯氣與KBr溶液反應(yīng)得到溴：Cl₂+2KBr=2KCl+Br₂，所以c中有黃綠色氣體產(chǎn)生，d中溶液變?yōu)槌壬�，同時要注意尾氣吸收，
故答案為：c中有黃綠色氣體產(chǎn)生，d中溶液變?yōu)槌壬�；未處理尾氣，污染空氣�?

點評：本題是教材中現(xiàn)有實驗的改進(jìn)優(yōu)化的設(shè)計與評價，難度較大．側(cè)重學(xué)生分析問題、解決問題的能力和綠色化學(xué)的觀點的培養(yǎng)．