Question

【題目】如圖所示的實驗裝置可用來測定含兩種元素的某種氣體 X 的分子式。

在注射器A中裝有240mL氣體 X 慢慢通過不含空氣并裝有紅熱的氧化銅的玻璃 管B，使之完全反應，得到下面的實驗結果：

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中收集的氣體是氮氣。試回答下列問題：

（1）X氣體是由______(填元素符號)元素組成的。

（2）若240mLX氣體完全反應后，收集到的氮氣質量是0.28g。根據(jù)實驗時溫度和壓強計算 1molX氣體的體積是24000mL，則X的摩爾質量是______。

（3）通過計算確定X的分子式為________。

（4）寫出B中發(fā)生反應的化學方程式__________。(X在該條件下不發(fā)生分解反應)

Answer 1

【答案】N、H 32g/mol N2H4 2CuO+N2H4 2Cu+2H2O+N2

【解析】

(1)由題目信息可知，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(jù)元素守恒可知，氣體X含有N、H元素；

(2)1molX的氣體的體積是24000mL，故240mLX氣體的物質的量為0.01mol，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，再根據(jù)摩爾質量等于計算氣體X的摩爾質量；

(3)根據(jù)(2)中可知氣體X的物質的量，含有的N、H原子的物質的量，據(jù)此書寫氣體X的分子式；

(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。

(1)由題目信息可知，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(jù)元素守恒可知，氣體X含有N、H元素；

(2)1molX的氣體的體積是24000mL，故240mLX氣體的物質的量為×1mol=0.01mol，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，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，所以氣體X的質量為0.28g+0.04g=0.32g，故氣體X的摩爾質量為=32g/mol；

(3)根據(jù)(2)中可知n(X)=0.01mol，n(N)=0.01mol×2=0.02mol，n(H)=0.02mol×2=0.04mol，因此n(X)：n(N)：n(H)=0.01mol：0.02mol：0.04mol=1：2：4，所以X的化學式為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 2Cu+2H2O+N2。