铜与硝酸反应实验装置改进

Ⅰ 高中化学+下图是铜与稀硝酸反应的两个实验装置图，请回答下列问题：

答（1）3Cu+8H（离子）+2NO3（离子）=3Cu（离子）+2NO↑+4H2O
（2）不能，该装置中原来就含有空回气，不能排除答O2对实验的影响
（3）NO
产生大量气泡，溶液变成蓝色
无色气体变成红棕色
（4）处理尾气，防止氮氧化物污染空气

Ⅱ 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”实验，以探究化学实验的绿色化。

Ⅲ 如图甲是课本中验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是师生对演示实验改进后的装置：（1）甲、乙、丙三个装

（1）甲、乙、丙三个装置中共同的一个反应是浓硝酸与铜片反应或是浓硝酸与铜丝反应，即Cu+4HNO₃═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，故答案为：Cu+4HNO₃═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（2）甲、乙两个装置的差异在于：甲装置铜与浓硝酸反应使用的是铜片直接与浓硝酸反应，而乙装置则是可移动的铜丝与浓硝酸反应，其优点为便于控制，需要时插入酸液就反应，不需要时从酸液中移出即可；甲装置没有处理NO₂污染的装置，而乙装置用氢氧化钠溶液吸收产生的NO₂，能防止空气污染．故答案为：：可随用随制；二氧化氮被吸收，防止污染环境．
（3）要使NO₂充满试管②，就不能让NO₂进入烧杯中与水反应，即必须关闭弹簧夹c，且打开弹簧夹a、b，使NO₂经过试管②，利用NO₂的密度比空气大来用向上排空气法收集NO₂．
故答案为：C；a，b；
（4）欲使烧杯中的水进入试管②，就必须打开c，关闭a和b，且要让NO₂与烧杯中的水接触发生反应3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，即须增大试管②的压强，把NO₂排入烧杯，可用热毛巾捂住试管②．故答案为：关闭ab打开c用热毛巾捂试管．

Ⅳ 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”实验，以探究化学实验的绿色化．（固定装置略

（1）分析装置图设计检验该装置的气密性的方法，把d中的短导管伸入到水槽中的液面下，关闭b的旋塞，用手握住试管C，导管口有气泡冒出，停止加热时，导管口有回流水柱；
故答案为：把d中的短导管伸入到水槽中的液面下，关闭b的旋塞，用手握住试管C，导管口有气泡冒出，停止加热时，导管口有回流水柱；
（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铜和浓硝酸反应生成硝酸铜，二氧化氮和水，反应的化学方程式为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；再由a向c中加2mL蒸馏水，硝酸溶液稀释，反应速率减慢，所以c中的实验现象是反应变缓，气体颜色变淡；
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，反应变缓，气体颜色变淡；
（3）方案甲是铜和浓硝酸反应生成硝酸铜，二氧化氮和水，有污染气体生成，不能体现绿色化学理念；方案乙是稀硝酸和铜反应生成硝酸铜，一氧化氮和水，有污染气体生成，不能体现绿色化学理念；丙是利用铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜和硝酸反应生成硝酸铜，反应过程中无污染气体生成，能体现绿色化学理念，
故答案为：丙，不产生有污染的氮氧化合物，消耗硝酸量最少；
（4）用上述装置进行实验证明氧化性：KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，依据氧化还原反应中氧化剂氧化性大于氧化产物设计，c中加入高锰酸钾，分液漏斗中加入浓盐酸，d中加入溴化钾溶液，分液漏斗中的浓盐酸滴入高锰酸钾反应生成黄绿色气体氯气，通过d氧化溴离子为溴单质溶液变棕红色，证明氧化性为KMnO₄＞Cl₂＞Br₂；由于生成产物中含有污染空气的气体，需要添加尾气处理装置；
故答案为：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；

Ⅳ 如图甲是旧教材中验证铜与浓硝酸反应的装置，乙是新教材对演示实验改进后的装置，丙是某校师生对乙作进一

（1）因铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
（2）乙装置能吸收NO₂气体，所以无氮的氧化物逸出，可避免环境污染；C装置能控制反应，可使反应随时进行，随时停止．
故答案为：无氮的氧化物逸出，可避免环境污染；可使反应随时进行，随时停止．
（3）为了NO₂气体充满②试管，应先关闭c，然后打开a、b．
在25度时试管中的二氧化氮会转化为四氧化二氮，2NO₂（g）?N₂O₄（g）（正反应为放热反应），若把试管置于100度的沸水中．
A．由于该反应是放热反应，置于100℃的沸水中，平衡会逆向移动，NO₂增多，那么颜色会变深，故A错误．
B．二氧化氮转化前后，气体的总质量不变，物质的量改变，所以平均摩尔质量改变，故B错误．
C．根据质量守恒定律知，二氧化氮转化前后，物质的总质量不变，故C正确．
D．二氧化氮转化前后，气体的物质的量改变，所以压强改变，故D错误．
E．根据质量守恒定律知，二氧化氮转化前后，物质的总质量不变，试管的容积不变，所以气体的密度始终不变，故E正确．故选CE．
故答案：关闭弹簧夹c；CE．
（4）为了让二氧化氮与水接触发生反，应先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住（热水、热毛巾、加热）试管②一段时间后松开．
故答案为：先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住（热水、热毛巾、加热）试管②一段时间后松开．
（5）设试管的容积为VL，根据NO₂和水反应：
3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
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Ⅵ 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

（1）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）铜与浓硝酸反应得到硝酸铜、二氧化氮和水，离子方程式为：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；由a向c中加2mL蒸馏水，硝酸进行的稀释，反应变缓，同时二氧化氮能与水反应生成硝酸和一氧化氮，故c中气体颜色变浅，
故答案为：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；反应变缓，气体颜色变淡；
（3）甲：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50%；
乙：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75%；
丙：此过程用方程式可表示为：2Cu+O₂