Question

【题目】纳米级Cu2O 因具有优良的催化性能备受关注．某兴趣小组开展了系列研究．

Ⅰ：纳米级Cu2O 的用途研究

（查阅资料）

②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．

③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生成NO ，工业上用NO 制备硝酸、氮肥等化工产品．

（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，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，进得纳米级Cu2O ，其流程如图4：

（1）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，反应的符号表达式为_____．

（2）③中观察到的现象是_____．

（3）物质所含元素化合价发生改变的反应称为氧化还原反应，在图4流程中，主要反应属于氧化还原反应的步骤是_____，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2000g该岩石制得43.2g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20%，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】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+O2CuSO4 产生蓝色沉淀 ①④ +1 38.4 3.6%

【解析】

解：Ⅰ.[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；

Ⅱ.纳米级Cu2O的制备研究

（1）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，反应的符号表达式为CuS+O2CuSO4；

（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）CuS到CuSO4硫元素的化合价从-2到+6；CuSO4和氢氧化钠反应生成氢氧化铜中元素的化合价都没发生改变；氢氧化铜到Cu2O铜元素的化合价从+2到+1；所以在图4流程中，主要反应属于氧化还原反应的步骤是①④；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）Cu2O中铜元素质量为43.2g×=38.4g；制得氧化亚铜（Cu2O）的过程中，铜元素的总损耗为20%，所以CuS中铜元素质量为=48g，因此CuS的质量为=72g，故该岩石中CuS的质量分数为×100%=3.6%。