Question

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2 mL浓硝酸。c中反应的化学方程式是                   。再由a向c中加2 mL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_____________。

方案	反应物
甲	Cu、浓HNO3
乙	Cu、稀HNO3
丙	Cu、O2、稀HNO3

（4）该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO₄＞Cl₂＞Br₂。操作步骤为          ，实验现象            ；但此实验的不足之处是                。

Answer

（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）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；c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为黄棕色；没有处理尾气。

【解析】

试题分析：（1）根据实验操作可知，目的是检查装置气密性。

（2）硝酸具有强氧化性，和铜反应的化学方程式是Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O；加入蒸馏水后硝酸的浓度降低，反应变缓。同时由于稀硝酸的还原产物是NO，所以气体的颜色变浅。

（3）铜不论是和稀硝酸，还是和浓硝酸反应硝酸都没有完全转化为硝酸铜，且都生成污染性气体NO或NO2。而铜先生成氧化铜后，再和硝酸反应，一方面硝酸的利用率高，其次不会生成污染性气体，所以最佳方案是丙。

（4）要用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2，则应该利用酸性高锰酸钾溶液氧化浓盐酸生成氯气，然后再将生成的氯气通入到溴化钾溶液中即可。所以正确的操作是向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸；则相应的实验现象是c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为黄棕色；由于氯气或单质溴都是有毒物质，因此该装置的不足是没有进行尾气处理。

考点：考查装置气密性的检验、硝酸铜的制备、氧化性强弱比较以及尾气处理等。