Question

16．某化學學習小組同學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問題的解答．
[資料獲悉]①氨氣與CuO反應的化學方程式：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加入的藥品是NH₄Cl、Ca（OH）₂．
（2）甲同學認為該實驗設計有一定的缺陷，A裝置產(chǎn)生的氨氣中含有水蒸氣，影響了實驗結論，應在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]
乙同學認為NH₃與CuO反應生成的紅色物質(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．
丙同學認為可通過高溫灼燒紅色固體，并稱量反應前后固體質(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應符合數(shù)學關系為c＜$\frac{9b-a}{8}$．
[拓展延伸]
丁同學認為利用上述實驗設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)鹽和堿的復分解反應的原理，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，所以干燥氨氣的物質(zhì)應為堿性或中性；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，生成銅離子和金屬銅，設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)銅元素守恒結合反應物、生成物質(zhì)量間的關系分析解答；
[拓展延伸]
根據(jù)化學方程式結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)生復分解反應，生成氯化鈣、氨氣和水制得氨氣，化學反應方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑，所以實驗前大試管中應加入的藥品是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，堿石灰顯堿性，不與氨氣反應，可用于干燥氨氣，B裝置中的現(xiàn)象為黑色固體變成紅色，氨氣與氧化銅反應生成銅、水、氮氣，C裝置中水和白色硫酸銅反應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，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)的實驗過程和反應現(xiàn)象的分析應用，物質(zhì)檢查的方法設計，物質(zhì)性質(zhì)和實驗基本操作是解題關鍵，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．