Question

16．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組同學(xué)對實驗室制取氨氣和氨氣的還原性等進行了以下探究，
請你參與并完成對有關(guān)問題的解答．
[資料獲悉]①氨氣與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式：3CuO+2NH₃  $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O
②Cu₂O粉末呈紅色；Cu₂O是堿性氧化物，在酸性溶液中Cu⁺不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)化為Cu和Cu²⁺：Cu⁺$\stackrel{H+}{→}$Cu+Cu²⁺．
③在空氣中高溫灼燒時：Cu₂O穩(wěn)定、不分解，而CuO將分解生成Cu₂O和O₂．
[實驗設(shè)計]

[實驗探究]
（1）A裝置是氨氣的發(fā)生裝置，則實驗前大試管中應(yīng)加入的藥品是NH₄Cl、Ca（OH）₂．
（2）甲同學(xué)認為該實驗設(shè)計有一定的缺陷，A裝置產(chǎn)生的氨氣中含有水蒸氣，影響了實驗結(jié)論，應(yīng)在A和B之間增加一個裝有堿石灰（填藥品名稱）的干燥裝置．利用改進后的裝置進行實驗，可觀察到B裝置中的現(xiàn)象為黑色固體變成紅色，C裝置中的現(xiàn)象為無水硫酸銅變藍．
[交流討論]
乙同學(xué)認為NH₃與CuO反應(yīng)生成的紅色物質(zhì)中可能含有Cu₂O（氧化亞銅）．現(xiàn)有濃硝酸、稀硫酸、稀硝酸、氫氧化鈉溶液及pH試紙，用最簡便的實驗方法證明紅色固體中是否含有Cu2O所要選用的試劑是稀硫酸．
丙同學(xué)認為可通過高溫灼燒紅色固體，并稱量反應(yīng)前后固體質(zhì)量的變化來確定是否含有Cu₂O．他先稱干燥坩堝的質(zhì)量為a g，再取紅色固體置于坩堝中稱得總質(zhì)量為b g，在空氣中高溫灼燒至質(zhì)量恒定，最后稱得總質(zhì)量為c g．若確認紅色固體中只含有Cu，則經(jīng)高溫灼燒后得到的物質(zhì)是Cu₂O．若確認紅色固體中含有Cu₂O，則a、b、c應(yīng)符合數(shù)學(xué)關(guān)系為c＜$\frac{9b-a}{8}$．
[拓展延伸]
丁同學(xué)認為利用上述實驗設(shè)計改進后的裝置還可測定Cu的相對原子質(zhì)量，他是通過測定反應(yīng)物CuO的質(zhì)量和生成物H₂O的質(zhì)量來完成的．若實驗測得完全反應(yīng)的CuO和生成的H₂O的質(zhì)量分別為m（CuO）、m（H₂O），則據(jù)此計算Cu的相對原子質(zhì)量的代數(shù)式為$\frac{18m（CuO）-16m（{H}_{2}O）}{m（{H}_{2}O）}$．

Answer 1

分析 [實驗探究]
（1）實驗室制取氨氣根據(jù)鹽和堿的復(fù)分解反應(yīng)的原理，常用氯化銨固體與熟石灰固體混合加熱，生成氯化鈣，水和氨氣，依此確定大試管中應(yīng)加入的藥品；
（2）氨氣是堿性氣體，極易溶于水，做氨氣干燥劑的物質(zhì)不能和氨氣反應(yīng)，所以干燥氨氣的物質(zhì)應(yīng)為堿性或中性；C裝置中氨氣還原氧化銅生成的產(chǎn)物水使白色硫酸銅變藍色；
[交流討論]
依據(jù)氧化亞銅在酸溶液中發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，生成銅離子和金屬銅，設(shè)計實驗方法驗證紅色固體中是否含有Cu₂O，不能用強氧化性的酸；依據(jù)銅元素守恒結(jié)合反應(yīng)物、生成物質(zhì)量間的關(guān)系分析解答；
[拓展延伸]
根據(jù)化學(xué)方程式結(jié)合氧化銅和水之間的質(zhì)量情況進行計算．

解答 解：[實驗探究]
（1）A裝置是氨氣的發(fā)生裝置，實驗室制取氨氣，通常采用氯化銨和氫氧化鈣發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成氯化鈣、氨氣和水制得氨氣，化學(xué)反應(yīng)方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑，所以實驗前大試管中應(yīng)加入的藥品是NH₄Cl、Ca（OH）₂，
故答案為：NH₄Cl、Ca（OH）₂；
（2）氨氣是堿性氣體，極易溶于水，做氨氣干燥劑的物質(zhì)不能和氨氣反應(yīng)，堿石灰顯堿性，不與氨氣反應(yīng)，可用于干燥氨氣，B裝置中的現(xiàn)象為黑色固體變成紅色，氨氣與氧化銅反應(yīng)生成銅、水、氮氣，C裝置中水和白色硫酸銅反應(yīng)生成藍色五水合硫酸銅，
故答案為：堿石灰；無水硫酸銅變藍；
[交流討論]
氧化亞銅在酸溶液中發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，生成銅離子和金屬銅，用最簡便的實驗方法證明紅色固體中是否含有Cu₂O，實驗設(shè)計為：取固體樣品少許，溶解于稀硫酸溶液中，若溶液呈藍色，證明紅色固體中含有Cu₂O，不能用強氧化性的酸濃硝酸、稀硝酸，
故答案為：稀硫酸；
單質(zhì)銅在空氣中加熱生成氧化銅，質(zhì)量增加，氧化銅高溫分解生成氧化亞銅和氧氣，所以若確認紅色固體中只含有Cu，則經(jīng)高溫灼燒后得到的物質(zhì)是氧化亞銅，氧化亞銅的質(zhì)量為（c-a）g，銅元素的質(zhì)量為$\frac{128}{144}$，所取固體質(zhì)量為（b-a）g，若確認紅色固體中含有Cu₂O，紅色固體為
銅和氧化亞銅的混合物，則銅的質(zhì)量應(yīng)小于（b-a）g，即$\frac{128}{144}$＜（b-a）g，解得：c＜$\frac{9b-a}{8}$，
故答案為：Cu₂O；$\frac{9b-a}{8}$；
[拓展延伸]
設(shè)銅的相對原子質(zhì)量為x
2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O
         3（x+16）54
           m（CuO）        m（H₂O）
解得：x=$\frac{18m（CuO）-16m（{H}_{2}O）}{m（{H}_{2}O）}$，
故答案為：$\frac{18m（CuO）-16m（{H}_{2}O）}{m（{H}_{2}O）}$．

點評 本題考查了實驗制備物質(zhì)的實驗過程和反應(yīng)現(xiàn)象的分析應(yīng)用，物質(zhì)檢查的方法設(shè)計，物質(zhì)性質(zhì)和實驗基本操作是解題關(guān)鍵，題目難度中等，注意分析題給的條件，注意測定生成水的質(zhì)量來測銅的相對原子質(zhì)量．