Question

2．如圖所示的實驗裝置可用來測定含兩種元素的氣體X的分子式．
注射囂A中裝有氣體X，推動注射器使氣體X慢慢通過裝有紅熱的氧化銅的玻璃管B．使之完全反應．得到以下實驗結果：實驗前B管重20.32g，實驗后B管重20.00g．B管中的黑色粉末變成紅色粉末；在C管中收集到的無色液體是水；在注射器D中收集到0.28g氮氣．已知，相同條件下，氣體X相對H₂的密度為16．試回答下列問題：
（1）實驗前應迸行的操作是檢查裝置的氣密性．
（2）理論上C管中收集到的水的質量0.36g．
（3）X的摩爾質量是32g/mol，X的分子式為N₂H₄．
（4）B管中發(fā)生反應的化學方程式為2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂．

Answer 1

分析 C管中收集到水，D中收集到N₂，說明氣體X與氧化銅反應有氮氣、水生成，氣體x只含有兩種元素，根據元素守恒可知，氣體X含有N、H元素，反應收集到氮氣的質量是0.28g，物質的量為0.01mol．B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物質的量為0.02mol，故生成的水中H元素的質量為0.04mol×1g/mol=0.04g，所以氣體X的質量為0.28g+0.04g=0.32g，氣體X相對H₂的密度為16，則相對分子質量為32，以此計算氣體X的物質的量，含有的N、H原子的物質的量，據此書寫氣體X的分子式并確定結構簡式，以此解答該題．

解答 解：（1）因反應有氣體參與且與氣體生成，則應在實驗前檢查裝置的氣密性，故答案為：檢查裝置的氣密性；
（2）實驗前B管重20.32g，實驗后B管重20.00g．B管中的黑色粉末變成紅色粉末，可知B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物質的量為$\frac{0.32g}{16g/mol}$=0.02mol，n（H₂O）=0.02mol，m（H₂O）=0.02mol×18g/mol=0.36g，
故答案為：0.36g；
（3）相同條件下，氣體X相對H₂的密度為16，則相對分子質量為32，摩爾質量為32g/mol，
反應收集到氮氣的質量是0.28g，物質的量為$\frac{0.28g}{28g/mol}$=0.01mol．B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物質的量為$\frac{0.32g}{16g/mol}$=0.02mol，n（H₂O）=0.02mol，故生成的水中H元素的質量為0.02 mol×2×1g/mol=0.04g，
n（N）=0.01mol×2=0.02mol，n（H）=0.02 mol×2=0.04mol，因此n（N）：n（H）=0.02 mol：0.04mol=1：2，所以X的實驗式為NH₂，又相對分子質量為32，則分子式為N₂H₄，
故答案為：32g/mol；N₂H₄；
（4）由題目信息可知，B管中的黑色粉末變成紅色粉末，說明反應生成Cu，C管中收集到水，D中收集到N₂，說明氣體X與氧化銅反應有氮氣、水生成，故氣體X與氧化銅反應生成銅、氮氣與水，反應方程式為2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂，
故答案為：2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂．

點評 本題考查物質組成的推斷等，是計算型推斷，側重于學生的分析、計算能力的考查，難度不大，利用質量守恒進行推斷是解題的關鍵，本題注重基礎知識和基本能力的考查．