Question

【題目】實驗室用氨氣還原氧化銅的方法測定銅的近似相對原子質量，反應的化學方程式為：2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O，試回答：

(1)如果選用測定反應物CuO和生成物H2O的質量[m(CuO)、m(H2O)] 時，請用下圖所列儀器設計一個簡單的實驗方案。

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

②儀器連接的順序為(用字母編號表示，儀器可重復使用) ______________________，(d)中濃硫酸的作用是___________，實驗完畢時觀察到(a)中的現象是______________________。

③列出計算Cu的相對原子質量的表達式：______________________。

(2)有同學認為NH3與CuO反應生成的紅色物質中可能含有Cu2O。已知Cu2O是紅色粉末，在酸性溶液中，Cu+能自身發生氧化還原反應生成Cu2+和Cu。

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

②請設計一個簡單的實驗檢驗該紅色物質中是否含有Cu2O________________。

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

據此可推得A為__________，且AB段發生的反應為_________________，

由此得到的熱穩定性的結論是____________________。

Answer 1

【答案】2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2 +2NH3+ 2H2O bcacd 吸收未反應的氨氣；防止空氣中水分進入 固體由黑色轉變為紅色 -16 偏大 取少量樣品于試管中，加入稀H2SO4，充分振蕩，若溶液變成藍色，說明紅色物質中含有Cu2O，反之，則沒有Cu2O CuO 4CuO2Cu2O+O2 CuO熱穩定性不如Cu2O

【解析】

(1)①NH4Cl與Ca(OH)2混合加熱，發生復分解反應產生NH3，據此書寫方程式；

②根據題給要求要測量氧化銅和水的質量，考慮到氨氣可以和濃硫酸反應，但是不和堿石灰反應，所以應該用堿石灰來吸收NH3中的水蒸氣，而用濃硫酸來吸收氨氣，同時要注意防止空氣中的水對實驗的干擾，根據CuO及反應產生的Cu的顏色變化分析實驗現象；

③根據水和氧化銅的質量結合化學方程式2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O進行計算，即可求出銅的相對原子質量；

(2)①根據(1)中③計算的結果，分析實驗誤差；

②根據Cu2O與酸混合發生歧化反應分析判斷；

(3)先計算0.98 g Cu(OH)2固體的物質的量，利用Cu元素守恒，結合80℃～100℃時，得到黑色固體粉末的質量確定物質成分，再根據B的質量，利用元素守恒確定其成分，從而可判斷比較物質穩定性的強弱。

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

②根據題給要求來測量氧化銅和水的質量，考慮到氨氣可以和濃硫酸反應，但不和堿石灰反應，所以應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生水，所以應該先對b裝置反應產生的氨氣進行干燥，即選擇c裝置，然后進行實驗，最后為了防止氨氣污染空氣，所以要用濃硫酸來處理尾氣，即正確的操作順序為：b→c→a→c→d；d中濃硫酸的作用是吸收產生的多余NH3，同時防止空氣中H2O進入(c)中影響結果；實驗完畢時觀察到(a)中的現象是固體粉末由黑色變為紅色；

③設銅的相對原子質量為x，2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O，根據方程式中物質轉化關系可知：CuO與H2O的質量比為[3×(x+16)]：54，則m(CuO)產生H2O質量為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，則會m(H2O)偏小，最終導致結算結果偏大；

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

(3)0.98 g Cu(OH)2固體的物質的量n[Cu(OH)2]==0.01 mol，根據Cu元素守恒，可知其中0.01 mol Cu(OH)2固體中含有Cu物質的量是0.01 mol，Cu的質量為m(Cu)=0.01 mol×64 g/mol=0.64 g，則固體A中含有O的質量為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化學式為CuO；繼續加熱到1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末B，固體質量變為0.72 g，其中O原子的質量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化學式為Cu2O，因此AB段發生的反應為：4CuO2Cu2O+O2，CuO加熱至1000℃以上分解變為Cu2O，說明物質的穩定性：CuO＜Cu2O。