Question

【题目】纳米级Cu2O因具有优良的催化性能备受关注．某兴趣小组同学在《培养中学生基本科学素养的化学实验教学研究》课题组老师的带领下开展了系列研究． Ⅰ纳米级Cu2O的用途研究

【查阅资料】
①氨气是一种有刺激性气味的气体，在高浓度氧气中才能燃烧，生成氮气和水．
②在纳米级Cu2O的催化作用下，氨气与氧气在一定温度下发生以下化学反应：
4NH3+5O2═4NO+6H2O 4NH3+3O2═2N2+6H2O
工业上用NO制备硝酸、氮肥等化工产品．
（1）【实验1】 设计图1的实验装置验证氨气在氧气中燃烧：将过量的氧气与氨气分别从a、b两管进气口通入，并在b管上端点燃氨气．实验组需先通入氧气，后通入氨气，理由是 ．
【实验2】设计如图2实验装置，并对生成物进行成分分析
根据气体成分分析数据，同学们绘制了曲线图（见图3），发现在纳米级
Cu2O的催化作用下，300℃时以生产为主．若利用后续处理装置
模拟硝酸的工业制法，最好将电热丝的温度控制在℃左右．
Ⅱ纳米级Cu2O的制备研究
利用某些特殊的细菌，在一定条件下将某岩石中的不溶性硫化铜（CuS）转化为可溶性硫化铜，进而制得纳米级Cu2O，其流程如图4：
在细菌作用下，岩石中的硫化铜（CuS）与空气中的氧气反应生成硫酸铜，反应的化学方程式为 ．
（2）③中观察到的现象是 ．
（3）在加热条件下，用液态肼（N2H4）还原新制Cu（OH）2生成Cu2O、N2和H2O，反应的化学方程式为 ， Cu2O中铜元素的化合价是 ．
（4）经测定该岩石由硫化铜（CuS）和其他不含铜元素的物质组成．现用1000g该岩石制得21.6g纯氧化亚铜（Cu2O），该纯氧化亚铜（Cu2O）中铜元素的质量是g．若制得氧化亚铜（Cu2O）的过程中，铜元素的总损耗为25%，通过计算确定该岩石中硫化铜（CuS）的质量分数（请写出计算过程）．

Answer 1

【答案】
（1）NH3的燃烧需要高浓度氧气，先通氧气可以保证氨气被点燃；氮气；900；CuS+2O2 CuSO4
（2）产生蓝色沉淀
（3）N2H4+4Cu（OH）2 2Cu2O+N2↑+6H2O；+1
（4）19.2；Cu2O中铜元素质量为21.6g× =19.2g；制得氧化亚铜（Cu2O）的过程中，铜元素的总损耗为25%，所以CuS中铜元素质量为 =25.6g，因此CuS的质量为 =38.4g，故该岩石中CuS的质量分数为 =3.84%
【解析】解：（1）【实验1】NH3的燃烧需要高浓度氧气，先通氧气可以保证氨气被点燃．【实验2】由图曲线可以看出，在300℃时氮气比NO产量高，以氮气为主．若利用后续处理装置模拟硝酸的工业制法，生成物中应以NO为主，因此最好将电热丝的温度控制在900℃左右．反应物是硫化铜（CuS）与空气中的氧气，生成物是硫酸铜，反应条件是细菌，化学方程式为CuS+2O2 CuSO4；（2）③中反应是硫酸铜溶液中加入氢氧化钠，生成物中有氢氧化铜，因此可观察到产生蓝色沉淀；（3）反应物是液态肼（N2H4）和Cu（OH）2；生成物是Cu2O、N2和H2O，反应的化学方程式为N2H4+4Cu（OH）2 2Cu2O+N2↑+6H2O，Cu2O中氧元素为﹣2价，根据化合物中正负化合价代数和为0可知铜元素化合价为+1价；（4）． 所以答案是：（1）【实验1】NH3的燃烧需要高浓度氧气，先通氧气可以保证氨气被点燃．
【实验2】氮气；900； CuS+2O2 CuSO4；（2）产生蓝色沉淀；（3）N2H4+4Cu（OH）2 2Cu2O+N2↑+6H2O；+1；（4）19.2；3.84%．
【考点精析】解答此题的关键在于理解书写化学方程式、文字表达式、电离方程式的相关知识，掌握注意：a、配平 b、条件 c、箭号，以及对根据化学反应方程式的计算的理解，了解各物质间质量比=系数×相对分子质量之比．