Transcript 幻灯片1

实验探究
铜与硝酸反应的实验设计
铜与稀硝酸反应产生NO，NO又被氧化成
NO2，对实验观察无色NO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。
【实验探究1】某兴趣小组设计出右图所示
装置来改进教材中“铜与硝酸的反应”实
验，以探究化学实验的绿色化。
（固定装置略去）
（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
，
实验现象为
。
但此实验的不足之处是
。
解析
加2 mL蒸馏水，浓HNO3的浓度减小，化学反应
速率减慢。
甲：Cu+4HNO3(浓)
Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
乙：3Cu+8HNO3（稀）
丙：2Cu+O2
CuO+2HNO3(稀)
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
2CuO，
Cu(NO3)2+H2O
甲、乙分别有污染环境的NO2和NO生成，而且甲、乙、
丙制取相同质量的Cu(NO3)2时，耗硝酸分别为：4 mol、
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mol、2 mol，所以丙方案最佳。
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答案
(1)检查装置气密性
（2）Cu+4HNO3 (浓)
反应变缓，气体颜色变淡
Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
（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
液变为黄棕色
c中有黄绿色气体产生，d中溶
没有处理尾气
【实验探究2】某课外小组对污染大气的部分非金属氧化
物进行探究。查资料得知，利用催化剂可使汽车尾气中
的一氧化碳和氮氧化物大部分发生反应转化为二氧化碳
和氮气。该小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如
图所示装置（部分夹持装置已略去）。
①实验前关闭旋塞K，先通氮气排净装置中的空气，其
目的是
。
②装置Ⅲ的主要作用是
。
③加热停止后，打开旋塞K，放入适量氧气时，装置Ⅱ
中可观察到的现象是
。
④该套装置中有不完善之处，还应在装置Ⅳ后补充
。
⑤工业上通常用氢氧化钠溶液吸收一氧化氮、二氧化氮
的混合气体。相关反应为：2NO2+2NaOH
+NaNO2+H2O、NO2+NO+2NaOH
NaNO3
2NaNO2+H2O。
将体积之比为2∶3的NO和NO2的混合气体通入足量的氢
n(NaNO 3 )
氧化钠溶液中，气体完全反应后，所得溶液中
n(NaNO 2 )
=
。
解析
①CO具有还原性，且与空气混合达到一定比例时
易爆炸，所以反应之前，应向装置中通入N2赶出装置内
的空气，以免出现爆炸事故。
②CO和NO在催化剂和加热条件下发生反应生成N2和
CO2，通过装置Ⅲ中澄清石灰水是否变浑浊来验证是否
生成了CO2。
③由于有部分NO没有转化为N2，向装置中通入空气时，
装置Ⅱ中的NO与O2反应生成红棕色NO2。
④由于尾气中仍残留未反应的有毒的CO、NO气体，所
以应在装置Ⅳ后面增加尾气处理装置。
⑤设NO为2 mol,则NO2为3 mol，要使NO、NO2被完全
吸收，则2 mol NO、2 mol NO2与NaOH反应生成4 mol
NaNO2,1 mol NO2与NaOH反应生成0.5 mol NaNO3、
0.5 mol NaNO2,故所得溶液中n(NaNO3)=0.5 mol,
n(NaNO2)=4.5 mol,故n（NaNO3）/n(NaNO2)=1/9。
答案
①防止出现爆炸
③出现红棕色气体
②检验CO是否转化为CO2
④尾气处理装置
⑤1/9