Question

【題目】實(shí)驗(yàn)室用氨氣還原氧化銅的方法測定銅的近似相對原子質(zhì)量，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O，試回答：

(1)如果選用測定反應(yīng)物CuO和生成物H2O的質(zhì)量[m(CuO)、m(H2O)] 時(shí)，請用下圖所列儀器設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)方案。

(2)①請寫出用下圖裝置制備氨氣的化學(xué)反應(yīng)方程式___________________。

②儀器連接的順序?yàn)?/span>(用字母編號表示，儀器可重復(fù)使用) ______________________，(d)中濃硫酸的作用是___________，實(shí)驗(yàn)完畢時(shí)觀察到(a)中的現(xiàn)象是______________________。

③列出計(jì)算Cu的相對原子質(zhì)量的表達(dá)式：______________________。

(2)有同學(xué)認(rèn)為NH3與CuO反應(yīng)生成的紅色物質(zhì)中可能含有Cu2O。已知Cu2O是紅色粉末，在酸性溶液中，Cu+能自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cu2+和Cu。

①若CuO未完全分解，則所測定的Cu的相對原子質(zhì)量會______________(偏大或偏小)。

②請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)該紅色物質(zhì)中是否含有Cu2O________________。

(3)在解決了問題(2)后，又有同學(xué)提出：Cu2O與CuO的熱穩(wěn)定性哪個(gè)更強(qiáng)？于是他們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：取0.98 g Cu(OH)2固體，加熱到80℃～100℃時(shí)，得到黑色固體粉末，繼續(xù)加熱到1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末B。如下圖所示：

據(jù)此可推得A為__________，且AB段發(fā)生的反應(yīng)為_________________，

由此得到的熱穩(wěn)定性的結(jié)論是____________________。

Answer 1

【答案】2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2 +2NH3+ 2H2O bcacd 吸收未反應(yīng)的氨氣；防止空氣中水分進(jìn)入 固體由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色 -16 偏大 取少量樣品于試管中，加入稀H2SO4，充分振蕩，若溶液變成藍(lán)色，說明紅色物質(zhì)中含有Cu2O，反之，則沒有Cu2O CuO 4CuO2Cu2O+O2 CuO熱穩(wěn)定性不如Cu2O

【解析】

(1)①NH4Cl與Ca(OH)2混合加熱，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生NH3，據(jù)此書寫方程式；

②根據(jù)題給要求要測量氧化銅和水的質(zhì)量，考慮到氨氣可以和濃硫酸反應(yīng)，但是不和堿石灰反應(yīng)，所以應(yīng)該用堿石灰來吸收NH3中的水蒸氣，而用濃硫酸來吸收氨氣，同時(shí)要注意防止空氣中的水對實(shí)驗(yàn)的干擾，根據(jù)CuO及反應(yīng)產(chǎn)生的Cu的顏色變化分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；

③根據(jù)水和氧化銅的質(zhì)量結(jié)合化學(xué)方程式2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O進(jìn)行計(jì)算，即可求出銅的相對原子質(zhì)量；

(2)①根據(jù)(1)中③計(jì)算的結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)誤差；

②根據(jù)Cu2O與酸混合發(fā)生歧化反應(yīng)分析判斷；

(3)先計(jì)算0.98 g Cu(OH)2固體的物質(zhì)的量，利用Cu元素守恒，結(jié)合80℃～100℃時(shí)，得到黑色固體粉末的質(zhì)量確定物質(zhì)成分，再根據(jù)B的質(zhì)量，利用元素守恒確定其成分，從而可判斷比較物質(zhì)穩(wěn)定性的強(qiáng)弱。

(1)①在實(shí)驗(yàn)室中用NH4Cl與Ca(OH)2混合加熱制取氨氣，反應(yīng)方程式為：2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2 +2NH3+ 2H2O；

②根據(jù)題給要求來測量氧化銅和水的質(zhì)量，考慮到氨氣可以和濃硫酸反應(yīng)，但不和堿石灰反應(yīng)，所以應(yīng)該用堿石灰來吸收水，用濃硫酸來吸收氨氣，由于在制取氨氣的過程中會產(chǎn)生水，所以應(yīng)該先對b裝置反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣進(jìn)行干燥，即選擇c裝置，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后為了防止氨氣污染空氣，所以要用濃硫酸來處理尾氣，即正確的操作順序?yàn)椋?/span>b→c→a→c→d；d中濃硫酸的作用是吸收產(chǎn)生的多余NH3，同時(shí)防止空氣中H2O進(jìn)入(c)中影響結(jié)果；實(shí)驗(yàn)完畢時(shí)觀察到(a)中的現(xiàn)象是固體粉末由黑色變?yōu)榧t色；

③設(shè)銅的相對原子質(zhì)量為x，2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O，根據(jù)方程式中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知：CuO與H2O的質(zhì)量比為[3×(x+16)]：54，則m(CuO)產(chǎn)生H2O質(zhì)量為m(H2O)，可得比例式：，解得x=-16；

(2)①如果氧化銅沒有完全被還原為Cu單質(zhì)，則會m(H2O)偏小，最終導(dǎo)致結(jié)算結(jié)果偏大；

②Cu2O是紅色粉末，在酸性溶液中，Cu+能自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cu2+和Cu，所以檢驗(yàn)該紅色物質(zhì)中是否含有Cu2O，方法是：取少量樣品于試管中，加入稀H2SO4，充分振蕩，若溶液變成藍(lán)色，說明紅色物質(zhì)中含有Cu2O，反之，則沒有Cu2O；

(3)0.98 g Cu(OH)2固體的物質(zhì)的量n[Cu(OH)2]==0.01 mol，根據(jù)Cu元素守恒，可知其中0.01 mol Cu(OH)2固體中含有Cu物質(zhì)的量是0.01 mol，Cu的質(zhì)量為m(Cu)=0.01 mol×64 g/mol=0.64 g，則固體A中含有O的質(zhì)量為m(O)=0.80 g-0.64 g=0.16 g，n(O)=0.01 mol，n(Cu)：n(O)=1：1，所以A化學(xué)式為CuO；繼續(xù)加熱到1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末B，固體質(zhì)量變?yōu)?/span>0.72 g，其中O原子的質(zhì)量m(O)=0.72 g-0.64 g=0.08 g，n(O)=0.005 mol，n(Cu)：n(O)=0.01 mol：0.005 mol=2：1，則B化學(xué)式為Cu2O，因此AB段發(fā)生的反應(yīng)為：4CuO2Cu2O+O2，CuO加熱至1000℃以上分解變?yōu)?/span>Cu2O，說明物質(zhì)的穩(wěn)定性：CuO＜Cu2O。