化学实验的绿色追求.doc

课题二 化学实验的绿色追求
A组
1．下列化学实验不符合“绿色化学”要求的是 （ ）
A．在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水中的溴改为CCl4萃取碘水中的碘
B．在铜和浓硝酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝
C．将实验室的废酸液和废碱液中和后再排放
D．将实验室用KMnO4加热分解制氧气后的残余物倒入下水道
2．“绿色化学”是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应，不符合绿色化学概念的是 （ ）
A．消除硫酸厂尾气排放：SO2+2NH3+H2O==(NH4)2SO3
B．消除制硝酸工业尾气的氮氧化物污染：NO2+NO+2NaOH==2NaNO2+H2O
C．制CuSO4：Cu+2H2SO4(浓)==CuSO4+SO2↑+2H2O
D．制CuSO4：2Cu+O2==2CuO，CuO+H2SO4==CuSO4+H2O
3． “绿色化学实验”进课堂，某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如下装置与操作以替代相关的课本实验。实验操作：钠与氯气反应的装置可作如下图改进，将一根玻璃管与氯气发生器相连，玻璃管内放一块黄豆粒大的金属钠（已吸净煤油），玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉花球。先给钠预热，到钠熔融成圆球时，撤火，通入氯气，即可见钠着火燃烧，生成大量白烟。以下叙述错误的是 （ ）
A．反应生成的大量白烟是氯化钠晶体
B．玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气，以免其污染空气
C．钠着火燃烧产生苍白色火焰
D．若在棉球外沿滴淀粉碘化钾溶液，可据其颜色变化判断氯气是否被碱液完全吸收
4．微型化学实验（简称ML）是绿色化学新理念在中学化学实验中的应用。微型实验具装置小巧，节约药品，操作简便，现象明显，安全可靠，减少污染等特点。下图是某同学设计的NH3的催化氧化（附着在玻璃纤维上的Cr2O3作催化剂），并检验反应生成的酸性物质的微型装置（图中必要的铁架、铁夹、微型酒精灯等均已略去）。实验可提供的药品有：① NH4Cl、Ca(OH)2的混合物；② 浓氨水；③ KClO3和MnO2；④ 蒸馏水；⑤0.5 mol/LNaOH溶液；⑥ 酚酞试液；⑦ 浓H2SO4；⑧ 6 mol/LNaOH溶液。
试回答下列问题：

⑴微型叉形管中液态物质A是 ，B是 ；
⑵C处发生的化学反应方程式是 ；
⑶混合物D是为了检验酸性物质的生成而放入的，其组成是 ，实验过程中是D变化现象为 ；
⑷F处的棉花应蘸取的物质是 。
5．测定铜合金中铜的含量，可以用稀硝酸来溶解样品，也可以用双氧水和稀盐酸溶解样品，其反应的化学方程式为：Cu+H2O2+2HCl==CuCl2+2H2O。假设样品中其他成分不与稀硝酸、双氧水和盐酸反应。
⑴写出铜与稀硝酸反应的离子方程式 。
⑵在铜与双氧水、盐酸的反应中氧化剂是______________，若有2 mol的H2O2参加反应，则电子转移的物质的量是_______________。
⑶用双氧水和稀盐酸溶解样品与用稀硝酸溶解样品相比较，哪种更好？为什么？

⑷若称取样品的质量为a g，用足量的双氧水溶解后，剩余残渣经过洗涤干燥称得质量是b g，则样品中含铜的质量分数为__________。
6．某校化学研究性学习小组的同学在学习了卤素的知识后，为进一步认识氯气及其性质，自行设计微型实验，步骤如下：
①取洁净的玻璃片，在玻璃片的下方衬一张白纸。
②在玻璃片的不同位置上分别滴加浓度为0.1 mol/L的KBr溶液、KI溶液、NaOH溶液、FeSO4溶液各1滴。每种液滴彼比分开且在白纸上编号，记清各液滴的位置，围成半径小于表面皿的圆形。
③在圆心处放置2粒芝麻大小的KClO3晶体，盖好表面皿。
④打开表面皿，向KClO3晶体滴加一滴浓盐酸，立即用表面皿盖好。
⑤观察氯气的生成及其与各液滴反应的现象。
问题讨论：
⑴该兴趣小组制取氯气的原理是_________________________________。
⑵步骤④中向KClO3晶体滴加一滴浓盐酸后，立即盖好表面皿，有何现象？产生该现象的原因是什么？

⑶为验证氯气与KI溶液、NaOH溶液、FeSO4溶液的反应，且使实验现象更明显，应在三种试液中分别混有_____________、____________、______________。实验时的现象分别为__________________、____________________、___________________。
写出反应的离子方程式。

⑷该兴趣小组设计的实验方案与实验室制取氯气及性质验证的实验相比，有怎样的优点?

B组
7．硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。铜不能与稀硫酸直接反应，本实验中将适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体(装置如图1、2所示)。

⑴图1烧瓶中发生的离子反应方程式为： 。
⑵图2是图1的改进装置，其优点有：① ；② 。
⑶为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
第一组：以空气为氧化剂法
方案1：以空气为氧化剂。将铜粉在仪器B中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应。
方案2：将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向反应液中加FeSO4或Fe2(SO4)3，即发生反应。反应完全后向其中加物质甲调节pH到3～4，产生Fe(OH)3沉淀，过滤、蒸发、结晶，滤渣作催化剂循环使用。（已知Fe(OH)3和Cu(OH)2完全沉淀时的pH分别为3.7、6.4。）
请回答下列问题：
①方案1中的B仪器名称是 。
②方案2中甲物质是 a、CaO b、CuCO3 c、CaCO3
第二组：过氧化氢为氧化剂法
将3.2g铜丝放到45 mL 1.5mol·L－1的稀硫酸中，控温在50℃。加入18mL 10%的H2O2，反应0.5h后，升温到60℃，持续反应1 h后，过滤、蒸发结晶、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO4·5H2O 10.6g。
请回答下列问题：
③加热时温度不宜过高的原因是 ，晶体采用酒精淋洗的优点是 。
④上述两种氧化法中，更符合绿色化学理念的是 (填“第一组”或“第二组”)，理由是 、 、 。
8．二氧化钛在现代社会里有广泛的用途，它的产量是一个国家国民经济发展程度的标志。我国至今产量不足，尚需进口二氧化钛。“硫酸法”生产二氧化钛的原料是钛铁矿（主要成分是：FeTiO3，还含有少量Mn、Zn、Cr、Cu等重金属元素及脉石等杂质），主要生产流程是：
①将钛铁矿与浓H2SO4煮解： FeTiO3＋2H2SO4（浓）===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
(硫酸钛酰)
②加水分解硫酸氧钛： TiOSO4＋(n+1)H2O===TiO2·nH2O+H2SO4
③煅烧TiO2·nH2OTiO2＋nH2O
⑴“硫酸法”生产TiO2排放的废液对水体有哪些污染，请指出主要的二点：
；
。
⑵根据废液主要成分，针对其中一项污染，提出处理的方法。

A
B
直流电源
铁片
污水
X
9．电浮选凝聚法是工业上采用的一种处理污水方法，右下图是电解污水实验装置示意图。接通直流电源后一段时间，在A电极附近有深色沉淀物沉积下来，在B电极附近有气泡产生。气泡可将污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，积累到一定厚度时刮去（或撇掉）浮渣层，即起到了浮选净化的作用。
试根据以上实验现象以及图示回答下列问题：
⑴电解池的电极A、B极性分别为 极和 极；
⑵B电极材料的物质X的名称可以是 或 ；
⑶因深色沉淀具有 性，因而可以将水中的污物沉积下来。
⑷写出A电极附近可能发生反应的电极反应式和离子方程式：

⑸若污水导电性不良时，可以加入适量 溶液（写某盐的化学式）。
10．下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：

⑴甲、乙、丙三个装置中共同发生的反应的化学方程式是
⑵和甲装置相比，乙装置的优点是什么？

⑶为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。先关闭弹簧夹 ，再打开弹簧夹 ，才能使NO2气体充满试管②。
⑷当气体充满试管②后，将铜丝提起与溶液脱离，欲使烧杯中的水进人试管②应如何操作?

课题二 化学实验的绿色追求
A组
1．D 2．C 3．B
4． ⑴浓氨水 KClO3和MnO2 　⑵4NH3 + 5O24NO + 6H2O
⑶0.5 mol/L NaOH 溶液和酚酞试液； 红色褪去 　　⑷6 mol/L NaOH 溶液
5．⑴3Cu+2NO3-+8H+==3Cu2++2NO↑+4H2O ⑵双氧水 4 mol
⑶双氧水更好，因为双氧水在酸性条件下氧化单质铜后的产物中没有污染空气的有害气体 ⑷ (a-b)/a×100%
6．⑴KClO3+6HCl(浓)==KCl+3Cl2↑+3H2O
⑵迅速产生少量黄绿色气体，但立即消褪；KClO3与浓盐酸迅速反应生成少量Cl2，Cl2在密闭空间扩散与各试剂液滴迅速反应。
⑶淀粉溶液、酚酞试液、KSCN溶液；溶液由无色变蓝色、红色褪去、溶液变为血红色；Cl2+2I—===2Cl—+I2、Cl2+2OH—===Cl—+ClO—+H2O、Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl—。
⑷①装置简单微型、操作简便。（简单易行）②试剂量少，反应迅速，现象明显。
③绿色环保，无尾气污染。④原料利用充分，体现绿色化学思想。

B组
7．⑴Cu＋4H＋＋2NO3—＝Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
或3Cu＋8H＋＋2NO3—＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
⑵防止倒吸 有害气体能被完全吸收
⑶①坩埚 ②b ③防止双氧水分解 酒精与水互溶且极易挥发，减少晶体溶解 ④第二组 第一组方案1需要灼烧，多消耗能源、第一组方案2所得产品含有铁元素杂质、而第二组方案几乎不产生有害气体，且所得产品纯度较高
8．⑴废液呈强酸性，污染水体
因废液中含有Fe2+，4Fe2++O2+4H+=== 4Fe3++2H2O，消耗水体中的O2
Mn2+、Zn2+、Cr3+等重金属离子排入水体造成对水体重金属污染，使水体生物绝迹
⑶加入废铁屑或石灰或熟石灰。
9．⑴阴 阳 （各1分） ⑵铝或碳（各1分）（其它合理答案也给分）
⑶吸附性（1分）
⑷Fe ― 2e― ＝ Fe2+（2分） 4OH―― 4e― ＝ 2H2O + O2↑（2分）
4Fe2+ + O2 + 10H2O ＝ 4Fe(OH)3↓+8H+（2分）
⑸Na2SO4 （1分）（其它合理答案也给分）
10．⑴Cu+4HNO3 = Cu（NO3）2+ 2NO2↑+2H2O
⑵可以控制反应 吸收NO2气体，防止污染环境 ⑶c a、b
⑷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

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