Question

27.某興趣小組設(shè)計(jì)出圖所示裝置來改進(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)

(1)實(shí)驗(yàn)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2 mL濃硝酸，c中反應(yīng)的化學(xué)方程式是                       。再由a向c中加2 mL蒸餾水，c中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是                            。

(3)題27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。操作步驟為            ，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為             ；但此實(shí)驗(yàn)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(yīng)變緩，氣體顏色變淡。

(3)丙；耗酸量最少，無污染。

(4)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；c中有黃綠色氣體產(chǎn)生，d中溶液變?yōu)辄S棕色；沒有處理尾氣。

解析：本題以綠色化學(xué)為載體，考查了思維的全面性和優(yōu)選能力。

三種方案如下：甲：Cu+4HNO₃(濃)===Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O；

乙：3Cu+8HNO₃(稀)===3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O；

丙:2Cu+O₂2CuO，

CuO+2HNO₃===Cu(NO₃)₂+H₂O。

三種方案相比：丙方案消耗酸最少，沒有污染性氣體產(chǎn)生，體現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能的原則。

(4)中的設(shè)計(jì)原理為：16HCl+2KMnO₄===2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O①；Cl₂+2Br^－===Br₂+2Cl^－②。

利用①中產(chǎn)生的Cl₂，繼續(xù)反應(yīng)②，具體操作：

向d中加入KBr溶液，c中加入固體KMnO₄，由a向c中加入濃HCl，c中產(chǎn)生的黃綠色氣體進(jìn)入d，產(chǎn)生單質(zhì)Br₂溶液變黃棕色，但沒有尾氣處理裝置。