Question

Ⅰ．氨是一種重要的化工原料，某學習小組欲制取氨氣并探究其性質．

請回答：
（1）實驗室制取氨氣的化學方程式是    ．
（2）①如圖1是進行氨氣噴泉實驗的裝置，引發噴泉的操作步驟是    ．
②氨氣使燒杯中溶液由無色變為紅色，其原因是（用電離方程式 表示）    ．
（3）該小組同學設計了圖2所示的實驗裝置（部分夾持儀器未畫出），探究氨氣的還原性并檢驗產物．
①實驗現象為：黑色CuO變為紅色；白色無水CuSO₄粉末變為藍色；同時生成一種無色氣體，該氣體無污染．請寫出氨氣與CuO反應的化學方程式    ．
②堿石灰的作用是    ．
③整套裝置在方框處應添加一種裝置后，此實驗設計才較完善，請在方框中補畫出E裝置圖（要求 注明裝置中所加試劑名稱）    ．
Ⅱ.3.2g Cu與30mL，8mol/L過量HNO₃反應，硝酸的還原產物為NO，NO₂，反應后溶液中所含H⁺為a mol，則：①此時溶液中所含的NO₃^-為    mol．
②所生成的NO在標準狀況下體積為     L．（以上結果均用含a的代數式表示）
Ⅲ．某黑色固體甲可能含有氧化銅、硫化銅、硫化亞銅，以及被掩蔽的氧化亞銅．
查閱資料知道：
①氧化亞銅在酸性環境下會發生自身氧化還原反應生成Cu²⁺和銅單質，在氧氣流中煅燒，可以轉化為氧化銅．
②硫化銅和硫化亞銅常溫下都不溶于稀鹽酸．在氧氣流中煅燒，硫化銅和硫化亞銅都轉化為氧化銅和二氧化硫．為了研究甲的成分，該小組同學在收集到足夠量的固體甲后，進行了如圖3所示的實驗：
（1）③中在煅燒過程中一定發生的反應的化學方程式為    ．
（2）關于固體甲的成分的判斷中，下列說法正確的是   
A．固體甲中，CuS和Cu₂S不能同時存在；
B．固體甲中，CuO和Cu₂O至少有一種；
C．固體甲中若沒有Cu₂O，則一定有Cu₂S；
D．固體甲中若存在Cu₂O，也可能有Cu₂S．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ．（1）實驗室用氯化銨和氫氧化鈣加熱制取氨氣；
（2）①氨氣是極易溶于水的氣體，氨氣溶于水后，燒瓶內壓強減少，產生壓強差，導致溶液進入燒瓶；
②氨氣易溶于水生成一水合氨，一水合氨氨是弱電解質，電離出氫氧根離子；
（3）①根據實驗現象判斷生成物；
②堿石灰是干燥劑；
③根據氨氣的性質分析判斷，防止污染空氣；
Ⅱ．①銅與過量硝酸反應，反應后溶液中的溶質是硝酸和硝酸銅，根據硝酸中NO₃^-和H⁺、硝酸銅中NO₃^-和Cu²⁺的關系式求解；
②根據電子守恒和氮元素守恒求解；
Ⅲ．（1）③根據物質的性質和質量變化的角度知反應；
（2）固體甲加入稀鹽酸后，得到的藍色溶液，說明固體甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一種．
分析反應：Cu+O₂CuO 增重；Cu₂S+2O₂2CuO+2SO₂ 不變；2CuS+3O₂2CuO+2SO₂ 減重，因題給“固體乙稱取2.00g，氧氣流中煅燒、冷卻稱量至恒重，得固體丙1.84g”，即實際變輕了，說明必有CuS，還有其它物質．
解答：解：Ⅰ．（1）在加熱條件下，氯化銨和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、氨氣和水，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂ CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）①NH₃極易溶解于水，1體積水溶解700體積氨氣，打開止水夾擠出膠頭滴管中的水，然后打開止水夾K，由于氨氣迅速溶解在擠出膠頭滴管中的水，導致燒瓶內氣體壓強迅速減小，導致溶液進入燒瓶產生噴泉現象，
故答案為：輕輕擠壓滴管，使少量水加入燒瓶，然后打開止水夾K；
②氨氣和水反應生成一水合氨，一水合氨電離出銨根離子和氫氧根離子，氫氧根離導致溶液呈堿性，酚酞試液遇堿變紅色，
故答案為：NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-；
（3）①黑色CuO變為紅色，紅色是銅，所以生成物是銅；白色無水CuSO₄粉末變為藍色生成五水合硫酸銅，說明生成物含有水；同時生成一種無色氣體，該氣體無污染，所以該氣體是氮氣，
故答案為：3CuO+2NH₃  3Cu+N₂+3H₂O； 
②堿石灰是干燥劑，能吸收水蒸氣，防止干擾產物水的測定，故答案為：吸收氨氣中混有的水蒸氣，防止干擾產物水的測定；
③氨氣是刺激性氣體，所以不能排入空氣，應有尾氣處理裝置，氨氣極易溶于水，故答案為：連接一個吸收氨氣裝置，如圖所示：；
Ⅱ．
①3.2gCu的物質的量，n（Cu）=3.2g÷64g/mol=0.05mol，
 Cu（NO₃）₂ =Cu²⁺+2NO₃^-，HNO₃═H⁺+NO₃^-
  0.05mol   0.1mol     amol      amol   
則此時溶液中含有NO₃^-的物質的量為（0.1+a ）mol；
②濃硝酸與銅反應生成NO₂，隨著反應的進行，硝酸的濃度逐漸降低，則生成NO．反應后溶液中硝酸過量，n（NO₃^-）=0.1+amol，30mL，8mol/L過量HNO₃反應，n（HNO₃）=0.24mol，設混合氣體中NO為xmol，NO₂為ymol，
由N元素守恒可知，x+y=0.24-（0.1+a），根據電子守恒可得：3x+y=2×0.05   
解之得：x=（0.02-0.5a）mol，
故答案為：（0.02-0.5a）×22.4L；
Ⅲ．
（1）③根據反應判斷：Cu+O₂CuO 增重；Cu₂S+2O₂2CuO+2SO₂ 不變；2CuS+3O₂2CuO+2SO₂ 減重，則一定存2CuS+3O₂2CuO+2SO₂，故答案為：2CuS+3O₂2CuO+2SO₂；
（2）固體甲加入稀鹽酸后，得到的藍色溶液，說明固體甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一種．
因題給“固體乙稱取2.00g，氧氣流中煅燒、冷卻稱量至恒重，得固體丙1.84g”，即實際變輕了，說明必有CuS，還要有其它物質．討論：①若有Cu₂O，Cu₂S可有可無；②若無Cu₂O，必有Cu₂S．經以上分析，對于固體甲的成分的判斷中，正確的是BCD；故答案為：BCD；
點評：本題考查了氨氣的性質和制取，考查了氧化還原反應的計算，考查了銅和硫的性質，難度較大，綜合性強，解題需根據題中實驗設計的信息，了解工作原理．考查氧化還原反應的計算，注意從質量守恒、電荷守恒的角度解答該題．