Question

【題目】納米級Cu2O 因具有優良的催化性能備受關注．某興趣小組開展了系列研究．

Ⅰ：納米級Cu2O 的用途研究

（查閱資料）

②氨氣是一種有刺激性氣味的氣體，在高濃度氧氣中才能燃燒，生成氮氣和水．

③在納米級Cu2O的催化作用下，氨氣與氧氣在一定溫度下發生以下化學反應生成NO ，工業上用NO 制備硝酸、氮肥等化工產品．

（實驗1）

設計圖1的實驗裝置驗證氨氣在氧氣中燃燒：將過量的氧氣與氨氣分別從a 、b 兩管進氣口通入，并在b 管上端點燃氨氣．實驗組需先通入氧氣，后通入氨氣，理由是_____．

（實驗2）設計如圖2實驗裝置，根據氣體成分分析數據，同學們繪制了曲線圖（見圖3），發現在納米級Cu2O 的催化作用下，300℃時以生產_____為主．若利用后續處理裝置模擬硝酸的工業制法，最好將電熱絲的溫度控制在_____℃左右．

Ⅱ納米級Cu2O的制備研究

利用某些特殊的細菌，在一定條件下將某巖石中的不溶性硫化銅（CuS ）轉化為可溶性硫化銅，進得納米級Cu2O ，其流程如圖4：

（1）在細菌作用下，巖石中的硫化銅（CuS ）與空氣中的氧氣反應生成硫酸銅，反應的符號表達式為_____．

（2）③中觀察到的現象是_____．

（3）物質所含元素化合價發生改變的反應稱為氧化還原反應，在圖4流程中，主要反應屬于氧化還原反應的步驟是_____，Cu2O中銅元素的化合價是_____．

（4）經測定該巖石由硫化銅（CuS）和其他不含銅元素的物質組成．現用2000g該巖石制得43.2g純氧化亞銅（Cu2O），該純氧化亞銅（Cu2O）中銅元素的質量是_____g．若制得氧化亞銅Cu2O）的過程中，銅元素的總損耗為20%，通過計算確定該巖石中硫化銅（CuS）的質量分數_____（請寫出計算過程）．

Answer 1

【答案】NH3的燃燒需要高濃度氧氣，先通氧氣可以保證氨氣被點燃 氮氣 900 CuS+O2CuSO4 產生藍色沉淀 ①④ +1 38.4 3.6%

【解析】

解：Ⅰ.[實驗1] NH3的燃燒需要高濃度氧氣，先通氧氣可以保證氨氣被點燃；

[實驗2] 由圖曲線可以看出，在300℃時氮氣比NO產量高，以氮氣為主；若利用后續處理裝置模擬硝酸的工業制法，生成物中應以NO為主，因此最好將電熱絲的溫度控制在900℃左右；

Ⅱ.納米級Cu2O的制備研究

（1）在細菌作用下，巖石中的硫化銅（CuS ）與空氣中的氧氣反應生成硫酸銅，反應的符號表達式為CuS+O2CuSO4；

（2））③中反應是硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉，生成物中有氫氧化銅，因此可觀察到產生藍色沉淀；

（3）CuS到CuSO4硫元素的化合價從-2到+6；CuSO4和氫氧化鈉反應生成氫氧化銅中元素的化合價都沒發生改變；氫氧化銅到Cu2O銅元素的化合價從+2到+1；所以在圖4流程中，主要反應屬于氧化還原反應的步驟是①④；Cu2O中氧元素為-2價，根據化合物中正負化合價代數和為0可知銅元素化合價為+1價；

（4）Cu2O中銅元素質量為43.2g×=38.4g；制得氧化亞銅（Cu2O）的過程中，銅元素的總損耗為20%，所以CuS中銅元素質量為=48g，因此CuS的質量為=72g，故該巖石中CuS的質量分數為×100%=3.6%。