Question

10．为探究气体X的组成，某兴趣小组进行如图所示实验（固定装置未画出）

【资料在线】
（1）加热条件下，气体X能与氧化铜反应生成铜、水、和氮气．
（2）碱石灰为固体氢氧化钠和氧化钙的混合物，不与气体X反应．无水氯化钙可吸收气体X．
（3）本实验条件下，氮气密度为1.15g•L^-1．装置内空气中的水与二氧化碳对相关数据测定的影响可忽略不计．
【实验步骤】
（1）连接仪器，并检查装置气密性．
（2）取一定量氧化铜，准确称得其质量为2.40g．
（3）按图所示装入药品，测量并记录相关数据Ⅰ（见表）．
（4）连接A、B、C装置，将气体X缓缓通入一段时间后，连接上D装置，读数后开始加热．当A装置中氧化铜反应完全，停止加热，继续通入气体X至玻璃管冷却，再次测量并记录相关数据Ⅱ（见表1）
【实验装置】如图2
【相关数据】

数据编号 测量项目	Ⅰ	Ⅱ
玻璃管（含药品）的质量/g	52.40	51.92
B装置（含药品）的质量/g	102.00	102.54
氮气的体积/mL	/	243.5

【回答问题】
（1）B装置中氧化钙吸水的原理为CaO+H₂O=Ca（OH）₂（用化学方程式表示）．
（2）实验过程中，当观察到量气管内液面不再下降，说明氧化铜已反应完全，停止加热，继续通入气体X至玻璃冷却的目的是防止灼热的铜被氧化．
（3）分析实验测量的数据，生成水的质量为0.54g，氧化铜中氧元素的质量为0.48g．由此推知，气体X中一定没有（填“有”或“没有”）氧元素．
（4）通过计算推导出气体X的化学式为NH₃．气体X还原氧化铜的化学方程式为：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+3H₂O+N₂．

Answer 1

分析 根据题目的信息可知：B装置中的碱石灰为固体氢氧化钠和氧化钙的混合物，不与气体X反应，因此只吸收水蒸气，增加的质量就是生成的水的质量：102.54g-102.00g=0.54g；氧化铜中氧元素的质量=52.40g-51.92g=0.48g；由此推知，气体X中一定没有氧元素，因为0.54g水中氧元素的质量=0.54g×$\frac{16}{18}$=0.48g；B装置中氧化钙吸水的原理为：氧化钙和水反应生成氢氧化钙；实验过程中，当观察到量气管内液面不再下降，说明氧化铜已反应完全，停止加热，继续通入气体X至玻璃冷却的目的是防止灼热的铜被氧化；根据元素的质量比求x的化学式，有关的计算要准确．

解答 解：（1）B装置中氧化钙吸水的原理为：氧化钙和水反应生成氢氧化钙，化学方程式为：CaO+H₂O=Ca（OH）₂；
（2）实验过程中，当观察到量气管内液面不再下降，说明氧化铜已反应完全，停止加热，继续通入气体X至玻璃冷却的目的是防止灼热的铜被氧化；
（3）B装置中的碱石灰为固体氢氧化钠和氧化钙的混合物，不与气体X反应，因此只吸收水蒸气，增加的质量就是生成的水的质量：102.54g-102.00g=0.54g，0.54g水中氧元素的质量=0.54g×$\frac{16}{18}$=0.48g，氧化铜中氧元素的质量=52.40g-51.92g=0.48g，由此推知，气体X中一定没有氧元素；
（4）243.5mL=0.2345L，设气体x的化学式为N_mH_n
$\frac{氮元素的质量}{氢元素的质量}$=$\frac{14m}{n}$=$\frac{1.159g/L×0.2435L}{0.54g-0.48g}$
$\frac{m}{n}=\frac{1}{3}$
所以x的化学式为：NH₃；
氨气和氧化铜在加热的条件下生成铜、水和氮气，化学方程式为：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+3H₂O+N₂．
故答案为：
（1）CaO+H₂O=Ca（OH）₂
（2）量气管内液面不再下降，防止灼热的铜被氧化；
（3）0.54；  0.48；  没有；
（4）NH₃；2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+3H₂O+N₂．

点评 考点既考查了实验步骤的设计，又考查了化学方程式的书写和有关的计算等，还对实验进行了评价，综合性比较强，有关的计算要正确．同学们要具体分析，综合掌握．