Question

某课外活动小组欲探究CuO与NH₃反应生成的红色固体物质的成分，设计了如下实验装置（夹持装置未画出），请回答下列问题：

信息提示：①实验中观察到黑色CuO粉末变为红色物质，同时生成一种无污染气体；
②Cu₂O为红色固体，不溶于水，与稀H₂SO₄反应生成Cu、CuSO₄和H₂O．
（1）仪器a的名称

 

，仪器b中所加固体物质为

 

．
（2）在实验室中，利用装置A，还可制取的无色气体是

 

（填字母）．
A．O₂    B． Cl₂    C．CO₂D．NO₂    E．C₂H₄
（3）装置B的作用是

 

．
（4）该小组设计的实验装置存在的一个明显缺陷是

 

．
（5）甲同学对生成的红色固体物质的成分提出了三种假设：
假设①：只含Cu；假设②：

 

；假设③：Cu和Cu₂O的混合物．
（6）为验证上述假设，乙、丙二位同学分别设计了不同的实验方案，并得出了相同的结论．
乙同学方案：取反应后所得红色物质少许于试管中，滴加适量稀H₂SO₄，观察到红色物质不溶解、溶液颜色无变化．则假设

 

成立，装置C中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为

 

．
丙同学方案：当黑色CuO全部变为红色时，停止加热，继续通入一段时间NH₃．若称得反应前加入的CuO、粉末质量为ag，空玻璃管的质量为bg，反应结束后玻璃管与红色物质的总质量为cg（在乙同学实验之前称得），则a、b、c三者应满足的关系为（c-b）：（a+b-c）=

 

．

Answer 1

分析：（1）依据装置仪器分析回答，浓氨水滴入锥形瓶中利用固体溶解放热使一水合氨分解生成氨气，需要选择氢氧化钠固体，氧化钙固体或碱石灰；
（2）装置A是利用分液漏斗滴入锥形瓶中不加热反应，制取无色气体分析判断；
（3）装置B是吸收氨气中的水蒸气；
（4）氨气是污染性气体不能排放到空气中；
（5）依据红色固体物质为氧化亚铜和铜分析假设；
（6）依据乙同学的实验现象可知，生成产物为铜，因为氧化亚铜在酸溶液中会发生氧化还原反应生成铜离子和铜单质；
丙同学测定的质量（c-a）为反应生成铜的质量；（a+b-c）是反应前后固体质量减小的为氧元素的质量．

解答：解：（1）装置中仪器a为分液漏斗；仪器b是利用分液漏斗中滴入的氨水使锥形瓶中的固体溶解放热促进一水合氨分解生成氨气，氢氧化钠固体、氧化钙固体、碱石灰固体，
故答案为：分液漏斗；固体氢氧化钠或氧化钙或碱石灰；
（2）利用装置A，可制取的无色气体；
A．可以制备O₂，利用固体过氧化钠和水的反应，故A符合；
B．制备氯气Cl₂需要加热，且氯气为黄绿色气体，故B不符合；
C．可以制备CO₂ 气体，利用稀盐酸滴入大理石上反应生成，故C符合；
D．NO₂是红棕色气体，故D不符合；
E．C₂H₄ 是利用乙醇和浓硫酸加热反应制取，故E不符合；
故选AC；
（3）装置B吸收氨气中的水蒸气，避免水蒸气影响后续反应，故答案为：吸收水干燥NH₃ ；
（4）该小组设计的实验装置存在的一个明显缺陷是无尾气吸收装置，氨气是污染性气体不能排放到空气中，故答案为：缺少尾气处理装置；
（5）红色物质为铜和氧化亚铜，所以假设为可能只含铜、或只含氧化亚铜、或铜和氧化亚铜混合物，故答案为：只含Cu₂O；
（6）乙同学取反应后所得红色物质少许于试管中，滴加适量稀H₂SO₄，观察到红色物质不溶解、溶液颜色无变化说明是铜，故假设①正确；装置C中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为：3CuO+2NH₃

△   .

N₂+3H₂O+3Cu；
丙同学方案：当黑色CuO全部变为红色时，停止加热，继续通入一段时间NH₃．若称得反应前加入的CuO粉末质量为ag，空玻璃管的质量为bg，反应结束后玻璃管与红色物质的总质量为cg（在乙同学实验之前称得），丙同学测定的质量（c-a）为反应生成铜的质量；（a+b-c）是反应前后固体质量减小的为氧元素的质量；则a、b、c三者应满足的关系为（c-b）：（a+b-c）=

ag

80g/mol

×64g/mol：

ag

80g/mol

×16g/mol=4：1，
故答案为：①；3CuO+2NH₃

△   .

N₂+3H₂O+3Cu；4：1．

点评：本题考查了物质性质的实验探究方法和过程分析判断，物质性质和实验方法分析是解题关键，题目难度中等．