Question

15．某校化學研究性學習小組的同學在學習了氨的性質后討論：運用類比的思想，既然氨氣具有還原性，氨氣能否象H₂那樣還原CuO呢？他們設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）實驗室用裝置A可快速制取氨氣，寫出反應的化學方程式2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（二）實驗探究
該小組成員設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）圖如圖：

（2）該裝置在設計上有一定的缺陷，為確保實驗結果的準確性，你對該裝置的改進措施是在裝置A與B之間增加裝有堿石灰的干燥管．
（3）利用改進后的裝置進行實驗，觀察到CuO變?yōu)榧t色物質，無水CuSO₄變藍，同時生成一種無污染的氣體．請寫出NH₃與CuO反應的化學方程式3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O．
（三）問題討論
（4）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(fā)生氧化還原反應生成Cu²⁺和Cu．請你設計一個簡單的實驗檢驗該紅色物質中是否含有Cu₂O：取少許樣品，加入稀硫酸，若溶液出現(xiàn)藍色，說明紅色物質中含有Cu₂O，反之則沒有．
（5）在解決了問題（1）后，又有同學提出：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98g 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的質量為72g．據(jù)此可推得A為Cu₂O，請寫出上述過程中發(fā)生反應的兩個化學方程式Cu（OH）₂=CuO+H₂O、4CuO=2Cu₂O+O₂，由此得到的結論是CuO比Cu₂O的熱穩(wěn)定性差．

Answer 1

分析 （一）（1）實驗室用氯化銨和消石灰反應制備氨氣，反應生成氯化鈣、氨氣和水；
（二）（2）氯化銨和消石灰反應生成氨氣和水，氨氣和CuO反應前應先干燥；
（3）由題意可知生成物為銅、氮氣和水，以此書寫化學方程式；
（三）（4）根據(jù)Cu₂O在酸性條件下不穩(wěn)定的性質設計實驗檢驗該紅色物質中是否含有Cu₂O；
（5）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，可知CuO分解生成Cu₂O，由Cu原子守恒可知，n（Cu（OH）₂）=$\frac{98g}{98g/mol}$=$\frac{72g}{144g/mol}$×2=1mol，即氫氧化銅分解生成CuO和水，CuO分解生成Cu₂O和氧氣．

解答 解：（一）（1）實驗室用氯化銨和消石灰反應制備氨氣，反應的化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（二）（1）氯化銨和消石灰反應生成氨氣和水，氨氣和CuO反應前應先干燥，即：在裝置A與B之間增加裝有堿石灰的干燥管，
故答案為：在裝置A與B之間增加裝有堿石灰的干燥管；
（2）CuO變?yōu)榧t色物質，無水CuSO₄變藍色，同時生成一種無污染的氣體，說明生成銅、氮氣和水，反應的化學方程式為3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O，
故答案為：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O；
（三）（4）由題中信息可知，Cu₂O是一種堿性氧化物，在酸性溶液中，Cu⁺的穩(wěn)定性比Cu²⁺差（2Cu⁺=Cu+Cu²⁺），則將Cu₂O加入硫酸中發(fā)生：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，可觀察到溶液出現(xiàn)藍色，說明紅色物質中含有Cu₂O，反之則沒有，
故答案為：取少許樣品，加入稀硫酸，若溶液出現(xiàn)藍色，說明紅色物質中含有Cu₂O，反之則沒有
（5）黑色固體粉未，繼續(xù)加熱到1000℃以上，黑色粉未全部變成紅色粉未A，可知CuO分解生成Cu₂O，由Cu原子守恒可知，n（Cu（OH）₂）=$\frac{98g}{98g/mol}$=$\frac{72g}{144g/mol}$×2=1mol，即氫氧化銅分解生成CuO和水，CuO分解生成Cu₂O和氧氣，則A為Cu₂O，發(fā)生的反應為Cu（OH）₂=CuO+H₂O、4CuO=2Cu₂O+O₂，該實驗結論為CuO比Cu₂O的熱穩(wěn)定性差，
故答案為：Cu₂O；Cu（OH）₂=CuO+H₂O、4CuO=2Cu₂O+O₂；CuO比Cu₂O的熱穩(wěn)定性差．

點評 本題考查性質實驗方案的設計，為高頻考點，涉及氨氣的制備及性質、Cu的化合物性質及檢驗實驗設計等，把握物質的性質、實驗技能為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的綜合考查，題目難度中等．