Question

4．納米級Cu₂O具有優(yōu)良的催化性能．某興趣小組對它開展了以下系列研究．
Ⅰ、納米級Cu₂O的用途研究
【查閱資料】
①氨氣是一種有刺激性氣味的氣體，在高濃度氧氣中才能燃燒，生成氮氣和水4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O．
②在納米級Cu₂O的催化下，氨氣與氧氣在一定溫度下還可以同時發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O，工業(yè)上用NO制備硝酸、氮肥等化工產(chǎn)品．
【實驗1】
用圖1所示的實驗裝置驗證氨氣在氧氣中燃燒時現(xiàn)象如圖．實驗時要將過量的氧氣從進(jìn)氣口a（填“a”或“b”）通入，并在b（填“a”或“b”）管上端點燃氨氣．另外，實驗時需“先通入氧氣，后通入氨氣”，其理由是NH₃的燃燒需要高濃度氧氣，先通氧氣可以保證氨氣被點燃．
【實驗2】
用圖2所示的實驗裝置研究“在納米級Cu₂O催化作用下，氨氣與氧氣的化學(xué)反應(yīng)，并對生成物進(jìn)行成分分析”．根據(jù)所得的氣體成分?jǐn)?shù)據(jù)，同學(xué)們繪制了曲線圖（見圖3）

發(fā)現(xiàn)在納米級Cu₂O的催化作用下，300℃時以生產(chǎn)氮氣為主．若利用后續(xù)處理裝置模擬硝酸的工業(yè)制法，則最好將電熱絲的溫度控制在900℃左右．
Ⅱ．納米級Cu₂O的制備研究
利用某些特殊的細(xì)菌，在一定條件下將某巖石中的不溶性硫化銅（CuS）轉(zhuǎn)化為可溶性硫化銅，進(jìn)而制得納米級Cu₂O，其流程如圖：

（1）在細(xì)菌作用下，巖石中的硫化銅（CuS）與空氣中的氧氣反應(yīng)生成硫酸銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuS+2O₂$\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$CuSO₄．
（2）③中觀察到的現(xiàn)象是產(chǎn)生藍(lán)色沉淀．
（3）經(jīng)測定該巖石由硫化銅（CuS）和其它不含銅元素的物質(zhì)組成．現(xiàn)用1000g該巖石制得28.8g純氧化亞銅（Cu₂O），該純氧化亞銅（Cu₂O）中銅元素的質(zhì)量是25.6g．若制得氧化亞銅（Cu₂O）的過程中，銅元素的總損耗為20%，通過計算確定該巖石中硫化銅（CuS）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.8%（請寫出計算過程）．

Answer 1

分析 Ⅰ【實驗1】根據(jù)實驗?zāi)康姆治觯?br />【實驗2】根據(jù)圖象數(shù)據(jù)分析；
Ⅱ（1）根據(jù)書寫方程式原則書寫；
   （2）根據(jù)反應(yīng)物生成物分析實驗現(xiàn)象；
   （3）根據(jù)氧化亞銅的化學(xué)式可 求出銅元素的質(zhì)量，根據(jù)元素質(zhì)量守恒可求出CuS中銅元素的質(zhì)量，從而求出CuS的質(zhì)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：Ⅰ【實驗1】圖1的實驗裝置驗證氨氣在氧氣中燃燒：將過量的氧氣與氨氣分別從a、b兩管進(jìn)氣口通入，并在b管上端點燃氨氣，實驗組需先通入氧氣，后通入氨氣，理由NH₃的燃燒需要高濃度氧氣，先通氧氣可以保證氨氣被點燃；
【實驗2】由圖曲線可以看出，在300℃時氮氣比NO產(chǎn)量高，以氮氣為主．若利用后續(xù)處理裝置模擬硝酸的工業(yè)制法，生成物中應(yīng)以NO為主，因此最好將電熱絲的溫度控制在900℃左右；
Ⅱ（1）反應(yīng)物是硫化銅（CuS）與空氣中的氧氣，生成物是硫酸銅，反應(yīng)條件是細(xì)菌，化學(xué)方程式為CuS+2O$\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$CuSO₄；
（2）③中反應(yīng)是硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉，生成物中有氫氧化銅，因此可觀察到產(chǎn)生藍(lán)色沉淀；
（3）Cu₂O中銅元素質(zhì)量為28.8g×$\frac{128}{144}$=25.6g；制得氧化亞銅（Cu₂O）的過程中，銅元素的總損耗為20%，所以CuS中銅元素質(zhì)量為$\frac{25.6g}{1-20%}$=32g，因此
CuS的質(zhì)量為$32g×\frac{96}{64}$=48g，故該巖石中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{48g}{1000g}$×100%=4.8%．
故答案為：
Ⅰ【實驗1】ab；氨；NH₃在空氣中不能點燃，并且NH₃逸出會造成污染
【實驗2】氮氣；900
Ⅱ（1）CuS+2O₂$\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$CuSO₄
（2）產(chǎn)生藍(lán)色沉淀；
（3）25.6；制得氧化亞銅（Cu₂O）的過程中，銅元素的總損耗為20%，所以CuS中銅元素質(zhì)量為$\frac{25.6g}{1-20%}$=32g，因此
CuS的質(zhì)量為$32g×\frac{96}{64}$=48g，故該巖石中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{48g}{1000g}$×100%=4.8%．

點評 本題是一道實驗信息題，閱讀量較大，但題目設(shè)計不難，關(guān)鍵是細(xì)心耐心的讀完題意才能較好答題．