Question

某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了氨的性質(zhì)后討論：運用類比的思想，既然氨氣具有還原性，能否象H₂那樣還原CuO呢？他們設(shè)計實驗制取氨氣并探究上述問題。請你參與該小組的活動并完成下列研究：

（一）制取氨氣

（1）實驗室常用加熱氯化銨固體和氫氧化鈣固體的混合物來制取氨氣，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式                                         ??       。

（2）實驗室還可在      ??    （填一種試劑）中滴加濃氨水的方法快速制取少量氨氣。

（二）實驗探究

該小組成員設(shè)計實驗探究氨氣還原性及其產(chǎn)物，實驗裝置（夾持及尾氣處理裝置未畫出）圖如下：

                                 

（1）該裝置在設(shè)計上有一定的缺陷，為確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，你對該裝置的改進措施是          ??                                                     。

（2）利用改進后的裝置進行實驗，觀察到CuO變?yōu)榧t色物質(zhì)，無水CuSO₄變藍(lán)，同時生成一種無污染的氣體。請寫出NH₃與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式       ??            

（三）問題討論

（1）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，是一種堿性氧化物，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。請你設(shè)計一個簡單的實驗檢驗該紅色物質(zhì)中是否含有Cu₂O：     ??                

（2）在解決了問題（1）后，又有同學(xué)提出：Cu₂O與CuO的熱穩(wěn)定性哪個更強？于是他們進行了如下實驗：取98 g Cu(OH)₂固體，加熱到80℃~100℃時，得到黑色固體粉未，繼續(xù)加熱到1000℃以上，黑色粉未全部變成紅色粉未A。冷卻后稱量，A的質(zhì)量為72 g。據(jù)此可推得A為    ??    ，由此得到的結(jié)論是                           ??      。

Answer 1

（一）（1）2NH₄Cl+Ca(OH)₂    ^△    CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O  （2分）

（2）氫氧化鈉固體（或生石灰或堿石灰）  （1分）

（二）（1）在裝置A和B之間增加裝有堿石灰的干燥管  （2分）

 （2）3CuO+2NH₃    ^△    3Cu+N₂+3H₂O  （2分）

（三）（1）取少量樣品，加入稀H₂SO₄，若溶液出現(xiàn)藍(lán)色，說明紅色物質(zhì)中含有Cu₂O，反之，則沒有  （2分）

（2）Cu₂O  （2分）  CuO比Cu₂O的熱穩(wěn)定性差  （1分）

解析:

本題綜合考查了氨氣的性質(zhì)、對實驗方案的評價和改進、實驗方案的設(shè)計。

（一）實驗室制氨氣利用NH₄⁺+OH^- NH₃·H₂O NH₃↑+ H₂O的平衡移動實現(xiàn)。故把濃氨水滴入堿石灰或是氫氧化鈉固體中，吸水有利平衡正向移動，且放出的熱也有利平衡正向移動。

（二）無水硫酸銅在B后用來檢驗產(chǎn)物是否含水，但制的氨氣未干燥故會產(chǎn)生干擾，所以要先干燥氨氣再檢驗是否有水生成。

（三）實驗設(shè)計的出發(fā)點還是物質(zhì)性質(zhì)上的差異。由題意可知，Cu₂O可以和非氧化性的酸溶液反應(yīng)，最終生成Cu²⁺和Cu。而紅色的單質(zhì)Cu則不能和非氧化性的酸溶液反應(yīng)。所以利用非氧化性的酸（稀硫酸、鹽酸），看是否有Cu²⁺生成來檢驗。

由產(chǎn)物顏色可以判斷為Cu₂O，說明高溫下穩(wěn)定好的才能最終存在。