Question

17．某校研究性学习小组的同学设计了如图所示的实验装置（夹持及尾气处理装置未画出）来探究氨气的性质．A中是氯化铵和氢氧化钙固体，C中盛Wg固体氧化铜．实验时观察到C中CuO变为红色，D中无水CuSO₄变蓝，同时生成一种无污染的气体．

回答下列问题：
（1）B中碱石灰的作用是除去NH₃中的水蒸气．
（2）氨气与CuO反应的化学方程式为 2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3H₂O+3Cu．该反应中氨的作用是还原剂（填氧化剂或还原剂）．
（3）有同学认为NH₃与CuO反应生成的红色物质中可能含Cu₂O．Cu₂O在酸性溶液中Cu⁺歧化生成Cu和Cu²⁺．请设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu₂O取少许样品，加入稀H₂SO₄，若溶液出现蓝色，说明含有Cu₂O，反之则没有．
（4）若实验前后D装置的质量差为ag，则制得的铜的纯度为$\frac{64a}{18W-16a}$×100%（用含a和 W的式子表示）

Answer 1

分析 A中是氯化铵和氢氧化钙固体加热反应生成氨气，通过装置B中的碱石灰干燥氨气，通过装置C氨气和氧化铜加热发生氧化还原反应，C中盛Wg固体氧化铜．实验时观察到C中CuO变为红色，说明生成了金属铜，D中无水CuSO₄变蓝证明生成产物中有水，同时生成一种无污染的气体，结合元素守恒得到为氮气．
（1）氨气是碱性气体，干燥用碱石灰；
（2）氨气通过和氧化铜加热，实验时观察到C中CuO变为红色，说明生成了金属铜，D中无水CuSO₄变蓝证明生成产物中有水，同时生成一种无污染的气体，结合元素守恒得到为氮气，据此书写化学方程式，氧化还原反应中元素化合价升高的反应物做还原剂，元素化合价降低的反应物做氧化剂；
（3）Cu₂0是一种碱性氧化物，在酸性溶液中Cu⁺生成Cu+Cu²⁺，据此反应的现象设计实验验证是否含有氧化亚铜；
（4）若实验前后D装置的质量差为ag为生成的水，依据氧元素守恒计算铜元素质量，依据水的质量和化学方程式计算生成铜的质量，得到铜的纯度；

解答 解：（1）B中碱石灰的作用是除去NH₃中的水蒸气，
故答案为：除去NH₃中的水蒸气；
（2）氨气与CuO反应生成铜、氮气和水，化学方程式：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O，氨气中氮元素化合价-3价变化为0价做还原剂，
故答案为：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O；还原剂；
（3）Cu₂0是一种碱性氧化物，在酸性溶液中Cu⁺生成Cu+Cu²⁺，据此反应设计实验验证是否含有氧化亚铜，步骤为：取少量样品，加入稀硫酸，若溶液出现蓝色，说明含有Cu₂O，否则不含有，
故答案为：取少许样品，加入稀H₂SO₄，若溶液出现蓝色，说明含有Cu₂O，反之则没有；
（4）若实验前后D装置的质量差为ag为水的质量，元素守恒计算原氧化铜中铜的质量，Wg-$\frac{ag}{18g/mol}×16g/mol$=（W-$\frac{16a}{18}$）g
 化学方程式计算3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O
                                                 3              3
                                                 n              $\frac{ag}{18g/mol}$
n=$\frac{a}{18}$g
则制得的铜的纯度=$\frac{\frac{a}{18}g}{Wg-\frac{16a}{18}g}$×100%=$\frac{64a}{18W-16a}$×100%，
故答案为：$\frac{64a}{18W-16a}$×100%；

点评 本题考查了氨气实验室制备方法，氨气的性质验证实验设计用于分析判断，熟悉制备原理是解题关键，注意实验设计的合理性，题目难度不大．