Question

實驗室用氨氣還原氧化銅的方法測定銅的近似相對原子質量,反應的化學方程式為: 2NH₃+3CuON₂+3Cu+3H₂O

試回答:(1)如果選用測定反應物CuO和生成物H2O的質量[m(CuO)、m(H₂O)]時，請用下列儀器設計一個簡單的實驗方案。

①儀器連接的順序(用字母編號表示,儀器可重復使用)      ；d中濃硫酸的作用是          ，       ；實驗完畢時觀察到a中的現象是           ；

②列出計算Cu的相對原子質量的表達式            ；

③下列情況將使測定結果偏大的是       。(以下選擇填空不限1個正確答案，均用字母編號填寫)

(a)CuO未全部還原為Cu           (b)CuO受潮              (c)CuO中混有Cu

(2)如果仍采用上述儀器裝置,其他方案可選用測定的物理量有  

    (a)m(Cu)和m(CuO)     (b)m(N₂)和m(H₂O)       (c)m(Cu)和m(H₂O)     (d)m(NH₃)和m(H₂O)

Answer 1

(1)①b c a c d  吸收未反應的氨   防止空氣中水分進入   固體由黑色轉變為紅色  ② ③a、c    (2)a、c

解析:

根據本題的意圖是需要測定反應物氧化銅和生成物水的質量，從而利用氨和加熱條件下的氧化銅在化學反應中的關系求出銅的相對原子質量。氧化銅的質量可直接從所取的藥品稱量中得知，測反應生成的水的質量時，應考慮制得的氨氣中混有的水蒸氣對測量有干擾作用，應予以排除，反應后的氣體中必然夾雜著未反應完的氨氣，吸收水蒸氣時也要考慮不能用濃硫酸作吸收劑，否則會同時吸入水蒸氣和氨氣，造成測量數據偏大。

（1）①NH₄Cl和Ca(OH)₂反應可生成NH₃，經堿石灰干燥后（不能用濃H₂SO₄干燥），因為濃H₂SO₄要吸收NH₃）把NH₃通入a裝置發生主體反應，將反應后生成的水蒸氣用C吸收（不能用濃H₂SO₄吸收），因為還有未反應的NH₃也可被濃H₂SO₄吸收，這樣測量水的質量就偏大，多余的NH₃用濃H₂SO₄吸收，同時也防止空氣中的水蒸氣進入第二個C裝置中。

②2NH₃+3CuO=N₂+3Cu+3H₂O（設銅的相對原子質量為x）

       3(x+16)        3×18

       m(CuO)       m(H₂O)   x=18 m(CuO)/ m(H₂O)-16

或考慮計算銅的相對原子質量的思路是：

n(CuO)=m(H₂O)/18  M(CuO)=m(CuO)/n(H₂O)=18m(CuO)/m(H₂O)  M(Cu)=M(CuO)-16如果測量反應前后硬質玻璃管的質量，則可測出反應生成的銅的質量，從測得的氧化銅的質量可計算銅的相對原子質量為：

M(Cu)=m(Cu)/n(CuO)=18m(Cu)/m(H₂O)。

從測得的生成的水的質量，也可計算銅的相對原子質量為：

M(Cu)=m(Cu)/n(H₂O)=18m(Cu)/m(H₂O)。

③要使測定結果偏大，則m(H₂O)m要偏小，其中（a）導致m(H₂O)偏小  （b）導致m(H₂O)偏大   （c）相當于m(H₂O)偏小。故選a、c。

（2）由于氣體的質量難于測量，也難于收集，所以（b）（d）是不可選用的。