Question

4．如圖所示的實驗裝置可用來測定含兩種元素的某種氣體X的分子式．在注射器A中裝有240mL氣體X并慢慢通過不含空氣并裝有紅熱的氧化銅的玻璃管B，使之完全反應(yīng)，得到以下實驗結(jié)果：實驗前B管重20.32g，實驗后B管重20.00g，B管中的黑色粉末變成紅色粉末．在C管中收集到的無色液體是水；在注射器D中收集到的氣體是氮氣．試回答下列問題：
（1）X氣體是由N和H元素組成的．
（2）若240mL X氣體完全反應(yīng)后，收集到的氮氣質(zhì)量是0.28g．根據(jù)實驗時的溫度和壓強計算1mol X氣體的體積是24 000mL，則X的摩爾質(zhì)量是32．
（3）通過計算，確定X的分子式為N₂H₄．
（4）請寫出在玻璃管B中發(fā)生的化學反應(yīng)方程式2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂．

Answer 1

分析 （1）由題目信息可知，C管中收集到水，D中收集到N₂，說明氣體X與氧化銅反應(yīng)有氮氣、水生成，氣體x只含有兩種元素，根據(jù)元素守恒可知，氣體X含有N、H元素；
（2）1molX的氣體的體積是24000mL，故240mLX氣體的物質(zhì)的量為0.01mol，反應(yīng)收集到氮氣的質(zhì)量是0.28g，物質(zhì)的量為0.01mol．B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物質(zhì)的量為0.02mol，故生成的水中H元素的質(zhì)量為0.04mol×1g/mol=0.04g，所以氣體X的質(zhì)量為0.28g+0.04g=0.32g，再根據(jù)摩爾質(zhì)量等于計算氣體X的摩爾質(zhì)量；
（3）根據(jù)（2）中可知氣體X的物質(zhì)的量，含有的N、H原子的物質(zhì)的量，據(jù)此書寫氣體X的分子式；
（4）由題目信息可知，B管中的黑色粉末變成紅色粉末，說明反應(yīng)生成Cu，C管中收集到水，D中收集到N₂，說明氣體X與氧化銅反應(yīng)有氮氣、水生成，故氣體X與氧化銅反應(yīng)生成銅、氮氣與水．

解答 解：（1）由題目信息可知，C管中收集到水，D中收集到N₂，說明氣體X與氧化銅反應(yīng)有氮氣、水生成，氣體x只含有兩種元素，根據(jù)元素守恒可知，氣體X含有N、H元素，
故答案為：N；H；
（2）1molX的氣體的體積是24000mL，故240mLX氣體的物質(zhì)的量為$\frac{240mL}{24000mL}$×1mol=0.01mol，反應(yīng)收集到氮氣的質(zhì)量是0.28g，物質(zhì)的量為$\frac{0.28g}{28g/mol}$=0.01mol．B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物質(zhì)的量為$\frac{0.32g}{16g/mol}$=0.02mol，n（H₂O）=0.02mol，故生成的水中H元素的質(zhì)量為0.02 mol×2×1g/mol=0.04g，所以氣體X的質(zhì)量為0.28g+0.04g=0.32g，故氣體X的摩爾質(zhì)量為$\frac{0.32g}{0.01mol}$=32g/mol，
故答案為：32；
（3）根據(jù)（2）中可知n（X）=0.01 mol，n（N）=0.01mol×2=0.02mol，n（H）=0.02 mol×2=0.04mol，因此n（X）：n（N）：n（H）=0.01 mol：0.02 mol：0.04mol=1：2：4，所以X的化學式為N₂H₄，
故答案為：N₂H₄；
（4）由題目信息可知，B管中的黑色粉末變成紅色粉末，說明反應(yīng)生成Cu，C管中收集到水，D中收集到N₂，說明氣體X與氧化銅反應(yīng)有氮氣、水生成，故氣體X與氧化銅反應(yīng)生成銅、氮氣與水，反應(yīng)方程式為2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂，
故答案為：2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂．

點評 本題考查物質(zhì)組成的推斷等，是計算型推斷，難度不大，利用質(zhì)量守恒進行推斷是解題的關(guān)鍵，本題注重基礎(chǔ)知識和基本能力的考查．