某兴趣小组设计出下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2mL浓硝酸,c中反应的化学方程式是______________________________。再由a向c中加2mL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_____________________________________。
(4)该小组同学向d中加入KBr溶液,c中加入固体KMnO4,由a向c中加入浓盐酸。观察到的实验现象是________________________;该小组同学实验目的是_________________,但此实验的不足之处是_____________________________。
答案:
(1)检查装置气密性(2)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;反应变缓,气体颜色变淡(3)丙;耗酸量最少,无污染(4)c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色;证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2;没有处理尾气
【解析】
试题分析:(1)因实验前要检查装置气密性,这是检查装置气密性的常见方法,故答案为:检查装置气密性;(2)因铜与浓硝酸反应:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,由a向c中加2mL蒸馏水,硝酸进行的稀释,反应变缓,同时因二氧化氮能与水反应:3NO2+2H2O=2HNO3+NO,c中气体颜色变浅,故答案为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;反应变缓,气体颜色变淡;(3)铜与浓硝酸制取硝酸铜时的方程式是:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,生成的NO2会造成大气污染,硝酸的利用率为1/2;铜与稀硝酸制取硝酸铜时的方程式是:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,生成的NO也会造成大气污染,硝酸的利用率为3/4;此过程用方程式可表示为:2Cu+O2 2CuO,CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O,从过程可以看出该过程不会产生有毒气体,环保且没有多消耗原料,故答案为:丙;耗酸量最少,无污染;(4)根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,利用KMnO4与浓盐酸反应:2KMnO4KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,说明KMnO4氧化性强于Cl2,再利用产生的氯气与KBr溶液反应得到溴:Cl2+2KBr=2KCl+Br2,说明Cl2氧化性强于Br2,所以c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色,同时要注意尾气吸收,故答案为:c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色;证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2;没有处理尾气。
考点:硝酸的化学性质;绿色化学;氧化性还原性强弱的比较