Question

小明上网阅读时得知根据氨气还原氧化铜的反应，可设计测定铜元素相对原子质量（Ar）的实验．小明很感兴趣，和化学兴趣小组的同学设计了如下探究活动，请结合图回答问题．

（1）实验室利用氯化铵和氢氧化钙固体之间的复分解反应制取氨气．小明将A与E连接，观察到无色酚酞试液变红，说明氨气显

 

（填“酸性”、“中性”、或“碱性”）．A中发生反应的化学方程式为

 

．
（2）小刚将纯净干燥的氨气通入B中，观察到玻璃管内黑色固体变为亮红色，管口有液滴，同时生成空气中含量最多的气体，B中发生反应的化学方程式为

 

．
（3）小组同学测定铜元素相对原子质量（Ar）的实验设想是：先称量反应物CuO的质量M（CuO），反应完全后测定生成物水的质量M（H₂O），由此计算出Cu的相对原子质量．
①小组每位同学从所提供的仪器中选择并组装了一套用于本实验的装置，其中简单、合理的是（填序号，装置可重复使用）

 

．
A．acdbbeecd       B．aeebbcdee        C．aeebbeecd             D．abbeecd
②在本实验中，使测定结果A_r（Cu）偏大的是

 

 （填序号）；
A．CuO未完全起反应               B．CuO不干燥       C．氢氧化钠固体不干燥
D．CuO中混有不反应的杂质         E．NH₄Cl与Ca（OH）₂混合物不干燥
③在本实验中，还通过测定

 

和

 

的质量达到目的．

Answer 1

分析：（1）酚酞试液遇碱性溶液而变红，根据酚酞颜色变化判断氨气呈现的酸碱性；并根据复分解反应的发生规律，确定利用氯化铵和氢氧化钙固体制取氨气的反应，写出反应的化学方程式；
（2）根据氨气还原氧化铜反应的现象，判断反应的生成物，写出反应的化学方程式，其中空气中含量最多的气体为氮气；
（3）①根据实验设想，在所提供的装置中选择简单、合理的装置组装能实现实验目的实验装置；
②分析所提供因素对实验结果的影响，判断其中会导致测定结果偏大的因素；
③根据对实验的理解，为达到测定目的，判断还可以采取的测量值．

解答：解：（1）由于把氨气通入无色酚酞试液时变红，可判断氨气呈现碱性；氢氧化钙与氯化铵交换成分生成氯化钙和氨水，氨水分解成氨气和水，因此氢氧化钙与氯化铵反应的化学方程式为Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△   .

CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
（2）将纯净干燥的氨气通入装有氧化铜的玻璃管，加热，观察到玻璃管内黑色固体变为亮红色，管口有液滴，同时生成空气中含量最多的氮气，因此该反应的化学方程式为3CuO+2NH₃

△   .

3Cu+N₂+3H₂O；
（3）①根据实验设想，实验中需要测定反应生成水的质量，因此在把氨气通入氧化铜前应使用不能与氨气发生反应的氢氧化钠进行干燥，并把还原氧化铜后生成的水仍用不能吸收多余氨气的氢氧化钠吸收，反应后多余的氨气使用浓硫酸处理，以防止造成空气污染，因此所组成的装置连接方式为aeebbeecd；
②根据反应的化学方程式，假设测定的氧化铜质量为A、生成水的质量为B，设铜的相对原子质量为m
3CuO+2NH₃

△   .

3Cu+N₂+3H₂O
3m+48                54
A                    B

3m+48

A

=

54

B

 
m=

18A

B

-16
即铜的相对原子质量与测定氧化铜的质量成正比而与测定水的质量成反比，因此A．CuO未完全起反应，导致生成水的质量偏小；B．CuO不干燥，加热过程水分蒸发，导致测得水的质量偏大；C．氢氧化钠固体不干燥，对水的吸收与测量不受影响；D．CuO中混有不反应的杂质，生成水的质量相对偏小；E．NH₄Cl与Ca（OH）₂混合物不干燥，对氨气还原氧化铜的实验不产生影响；故导致测定结果偏大的因素为AD；
③根据反应的化学方程可发现，通过测定氧化铜与铜或铜与水等质量，皆能计算出铜元素的相对原子质量．
故答案为：
（1）碱性；Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△   .

CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
（2）3CuO+2NH₃

△   .

3Cu+N₂+3H₂O；
（3）①C；②AD；③CuO；Cu．

点评：运用所学知识解决新的问题是本题的考查特点，表现出知识运用、分析问题并解决问题的能力．