Question

17．某校研究性學習小組的同學設計了如圖所示的實驗裝置（夾持及尾氣處理裝置未畫出）來探究氨氣的性質(zhì)．A中是氯化銨和氫氧化鈣固體，C中盛Wg固體氧化銅．實驗時觀察到C中CuO變?yōu)榧t色，D中無水CuSO₄變藍，同時生成一種無污染的氣體．

回答下列問題：
（1）B中堿石灰的作用是除去NH₃中的水蒸氣．
（2）氨氣與CuO反應的化學方程式為 2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3H₂O+3Cu．該反應中氨的作用是還原劑（填氧化劑或還原劑）．
（3）有同學認為NH₃與CuO反應生成的紅色物質(zhì)中可能含Cu₂O．Cu₂O在酸性溶液中Cu⁺歧化生成Cu和Cu²⁺．請設計一個簡單的實驗檢驗該紅色物質(zhì)中是否含有Cu₂O取少許樣品，加入稀H₂SO₄，若溶液出現(xiàn)藍色，說明含有Cu₂O，反之則沒有．
（4）若實驗前后D裝置的質(zhì)量差為ag，則制得的銅的純度為$\frac{64a}{18W-16a}$×100%（用含a和 W的式子表示）

Answer 1

分析 A中是氯化銨和氫氧化鈣固體加熱反應生成氨氣，通過裝置B中的堿石灰干燥氨氣，通過裝置C氨氣和氧化銅加熱發(fā)生氧化還原反應，C中盛Wg固體氧化銅．實驗時觀察到C中CuO變?yōu)榧t色，說明生成了金屬銅，D中無水CuSO₄變藍證明生成產(chǎn)物中有水，同時生成一種無污染的氣體，結(jié)合元素守恒得到為氮氣．
（1）氨氣是堿性氣體，干燥用堿石灰；
（2）氨氣通過和氧化銅加熱，實驗時觀察到C中CuO變?yōu)榧t色，說明生成了金屬銅，D中無水CuSO₄變藍證明生成產(chǎn)物中有水，同時生成一種無污染的氣體，結(jié)合元素守恒得到為氮氣，據(jù)此書寫化學方程式，氧化還原反應中元素化合價升高的反應物做還原劑，元素化合價降低的反應物做氧化劑；
（3）Cu₂0是一種堿性氧化物，在酸性溶液中Cu⁺生成Cu+Cu²⁺，據(jù)此反應的現(xiàn)象設計實驗驗證是否含有氧化亞銅；
（4）若實驗前后D裝置的質(zhì)量差為ag為生成的水，依據(jù)氧元素守恒計算銅元素質(zhì)量，依據(jù)水的質(zhì)量和化學方程式計算生成銅的質(zhì)量，得到銅的純度；

解答 解：（1）B中堿石灰的作用是除去NH₃中的水蒸氣，
故答案為：除去NH₃中的水蒸氣；
（2）氨氣與CuO反應生成銅、氮氣和水，化學方程式：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O，氨氣中氮元素化合價-3價變化為0價做還原劑，
故答案為：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O；還原劑；
（3）Cu₂0是一種堿性氧化物，在酸性溶液中Cu⁺生成Cu+Cu²⁺，據(jù)此反應設計實驗驗證是否含有氧化亞銅，步驟為：取少量樣品，加入稀硫酸，若溶液出現(xiàn)藍色，說明含有Cu₂O，否則不含有，
故答案為：取少許樣品，加入稀H₂SO₄，若溶液出現(xiàn)藍色，說明含有Cu₂O，反之則沒有；
（4）若實驗前后D裝置的質(zhì)量差為ag為水的質(zhì)量，元素守恒計算原氧化銅中銅的質(zhì)量，Wg-$\frac{ag}{18g/mol}×16g/mol$=（W-$\frac{16a}{18}$）g
 化學方程式計算3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O
                                                 3              3
                                                 n              $\frac{ag}{18g/mol}$
n=$\frac{a}{18}$g
則制得的銅的純度=$\frac{\frac{a}{18}g}{Wg-\frac{16a}{18}g}$×100%=$\frac{64a}{18W-16a}$×100%，
故答案為：$\frac{64a}{18W-16a}$×100%；

點評 本題考查了氨氣實驗室制備方法，氨氣的性質(zhì)驗證實驗設計用于分析判斷，熟悉制備原理是解題關鍵，注意實驗設計的合理性，題目難度不大．