Question

某興趣小組設(shè)計(jì)出如圖所示裝置來(lái)改進(jìn)教材中“銅與硝酸反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，以探究化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化．（固定裝置略去）

方案	反應(yīng)物
甲	Cu、濃HNO3
乙	Cu、稀HNO3
丙	Cu、Zn、稀HNO3

（1）實(shí)驗(yàn)前，如何檢驗(yàn)該裝置的氣密性：

 

．
（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)的化學(xué)方程式是

 

．再由a向c中加2mL蒸餾水，c中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

 

．
（3）上表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

 

．
（4）該小組還用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明氧化性：KMnO₄＞Cl₂＞Br₂．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為

 

；但此實(shí)驗(yàn)的不足之處是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),硝酸的化學(xué)性質(zhì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）依據(jù)裝置的氣密性檢查方法分析；
（2）濃硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，a加入c中蒸餾水會(huì)稀釋濃硝酸，反應(yīng)速率變慢分析；
（3）方案③是利用銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅和硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)污染氣體生成；
（4）依據(jù)氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加入試劑和反應(yīng)現(xiàn)象分析判斷；

解答： 解：（1）分析裝置圖設(shè)計(jì)檢驗(yàn)該裝置的氣密性的方法，把d中的短導(dǎo)管伸入到水槽中的液面下，關(guān)閉b的旋塞，用手握住試管C，導(dǎo)管口有氣泡冒出，停止加熱時(shí)，導(dǎo)管口有回流水柱；
故答案為：把d中的短導(dǎo)管伸入到水槽中的液面下，關(guān)閉b的旋塞，用手握住試管C，導(dǎo)管口有氣泡冒出，停止加熱時(shí)，導(dǎo)管口有回流水柱；
（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)的化學(xué)方程式是銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，二氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；再由a向c中加2mL蒸餾水，硝酸溶液稀釋，反應(yīng)速率減慢，所以c中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是反應(yīng)變緩，氣體顏色變淡；
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，反應(yīng)變緩，氣體顏色變淡；
（3）方案甲是銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，二氧化氮和水，有污染氣體生成，不能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念；方案乙是稀硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅，一氧化氮和水，有污染氣體生成，不能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念；丙是利用銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅和硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)污染氣體生成，能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念，
故答案為：丙，不產(chǎn)生有污染的氮氧化合物，消耗硝酸量最少；
（4）用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明氧化性：KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，依據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑氧化性大于氧化產(chǎn)物設(shè)計(jì)，c中加入高錳酸鉀，分液漏斗中加入濃鹽酸，d中加入溴化鉀溶液，分液漏斗中的濃鹽酸滴入高錳酸鉀反應(yīng)生成黃綠色氣體氯氣，通過(guò)d氧化溴離子為溴單質(zhì)溶液變棕紅色，證明氧化性為KMnO₄＞Cl₂＞Br₂；由于生成產(chǎn)物中含有污染空氣的氣體，需要添加尾氣處理裝置；
故答案為：c中有黃綠色氣體產(chǎn)生，d中溶液變?yōu)辄S棕色；沒(méi)有處理尾氣；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析判斷，主要是裝置吐得理解和實(shí)驗(yàn)步驟分析應(yīng)用，掌握基本操作和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．