Question

某興趣小組設計出下圖所示裝置來改進教材中“銅與硝酸反應”實驗，以探究化學實驗的綠色化。

（1）實驗前，關閉活塞b，試管d中加水至浸沒長導管口，塞緊試管c和d的膠塞，加熱c，其目的是________________________________。
（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中反應的化學方程式是______________________________。再由a向c中加2mL蒸餾水，c中的實驗現象是_______________________________。
（3）下表是制取硝酸銅的三種方案，能體現綠色化學理念的最佳方案是_____________，理由是_____________________________________。

（4）該小組同學向d中加入KBr溶液，c中加入固體KMnO₄，由a向c中加入濃鹽酸。觀察到的實驗現象是________________________；該小組同學實驗目的是_________________，但此實驗的不足之處是_____________________________。

Answer 1

（1）檢查裝置氣密性（2）Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；反應變緩，氣體顏色變淡（3）丙；耗酸量最少，無污染（4）c中有黃綠色氣體產生，d中溶液變為黃棕色；證明氧化性KMnO₄＞Cl₂＞Br₂；沒有處理尾氣

解析試題分析：（1）因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）因銅與濃硝酸反應：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，由a向c中加2mL蒸餾水，硝酸進行的稀釋，反應變緩，同時因二氧化氮能與水反應：3NO₂+2H₂O=2HNO₃+NO，c中氣體顏色變淺，故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；反應變緩，氣體顏色變淡；（3）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1/2；銅與稀硝酸制取硝酸銅時的方程式是：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成的NO也會造成大氣污染，硝酸的利用率為3/4；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生有毒氣體，環保且沒有多消耗原料，故答案為：丙；耗酸量最少，無污染；（4）根據氧化還原反應中氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性，利用KMnO₄與濃鹽酸反應：2KMnO4KMnO₄+16HCl=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，說明KMnO₄氧化性強于Cl₂，再利用產生的氯氣與KBr溶液反應得到溴：Cl₂+2KBr=2KCl+Br₂，說明Cl₂氧化性強于Br₂，所以c中有黃綠色氣體產生，d中溶液變為黃棕色，同時要注意尾氣吸收，故答案為：c中有黃綠色氣體產生，d中溶液變為黃棕色；證明氧化性KMnO₄＞Cl₂＞Br₂；沒有處理尾氣。
考點：硝酸的化學性質；綠色化學；氧化性還原性強弱的比較