Question

铜与稀硝酸反应产生NO，NO又被氧化成NO₂，对实验现象有干扰，过多的NO、NO₂又会污染环境。改进实验的设计符合绿色化学的思想。某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验，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中放一小块铜块，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___________________________________________。

（3）表中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、浓硝酸
乙	Cu、稀硝酸
丙	Cu、O2、稀硝酸

（4）该兴趣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_______________________，实验现象为________________________________；但此实验的不足之处是___________________________________。

Answer

检查装置气密性 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 丙 硝酸耗量少，产物无污染 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中溶液变为橙色 没有尾气吸收装置

【解析】（1）连接装置后的第一步是检查装置气密性，观察d中有气泡即可。

（2）c中进行的是单质铜和浓硝酸的反应，所以方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。

（3）甲中反应为：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；乙中反应为：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；丙中反应为：2Cu+O2＋4HNO3(稀) === 2Cu(NO3)2＋2H2O。所以得到相同的硝酸铜，丙方案需要的硝酸最少，且没有污染性的气体产生。

（4）高锰酸钾会氧化浓盐酸生成氯气（黄绿色），氯气通入溴化钾溶液中，将溴离子氧化为溴单质，形成溴水，溶液会由无色变为橙色。本实验的最大问题就是没有氯气的尾气吸收装置。