Question

20．如图所示的实验装置可用来测定含两种元素的某种气体X的化学式：
在注射器A中装有240mL气体X，慢慢通过不含空气并装有红热的氧化铜的玻璃管B，使之完全反应，实验前B管质量为20.32g，实验后变为20.00g，B管中的黑色粉末变成红色粉末，试管C中收集到的无色液体是水，注射器D中收集的气体是氮气，在实验条件下其体积为240mL，已知实验条件下的气体摩尔体积为24.0L/mol，试回答下列问题：
（1）气体X是由N和H元素组成的；
（2）X的化学式是N₂H₄；
（3）X的摩尔质量是32g/mol；
（4）写出B管中发生反应的化学方程式（X在该条件下不发生分解反应）2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂ ．

Answer 1

分析 （1）由题目信息可知，C管中收集到水，D中收集到N₂，说明气体X与氧化铜反应有氮气、水生成，气体x只含有两种元素，根据元素守恒答题；
（2）1molX的气体的体积是24000mL，故240mLX气体的物质的量为$\frac{240mL}{24000mL}$×1mol=0.01mol，反应收集到氮气的物质的量为$\frac{240mL}{24000mL}$×1mol=0.01mol，n（N）=0.01mol×2=0.02mol，B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物质的量为$\frac{0.32g}{16g/mol}$=0.02mol，n（H₂O）=0.02mol，n（H）=0.02 mol×2=0.04mol，据此确定每摩尔分子中各原子数，进而确定化学式；
（3）根据（2）中气体X的化学式计算摩尔质量；
（4）由题目信息可知，B管中的黑色粉末变成红色粉末，说明反应生成Cu，C管中收集到水，D中收集到N₂，说明气体X与氧化铜反应有氮气、水生成，故气体X与氧化铜反应生成铜、氮气与水．

解答 解：（1）由题目信息可知，C管中收集到水，D中收集到N₂，说明气体X与氧化铜反应有氮气、水生成，气体x只含有两种元素，根据元素守恒可知，气体X含有N、H元素，
故答案为：N；H；
（2）1molX的气体的体积是24000mL，故240mLX气体的物质的量为$\frac{240mL}{24000mL}$×1mol=0.01mol，反应收集到氮气的物质的量为$\frac{240mL}{24000mL}$×1mol=0.01mol，n（N）=0.01mol×2=0.02mol，B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物质的量为$\frac{0.32g}{16g/mol}$=0.02mol，n（H₂O）=0.02mol，n（H）=0.02 mol×2=0.04mol，因此n（X）：n（N）：n（H）=0.01 mol：0.02 mol：0.04mol=1：2：4，所以X的化学式为N₂H₄，
故答案为：N₂H₄；
（3）根据X的化学式为N₂H₄可知，气体X的摩尔质量为32g/mol，
故答案为：32g/mol；
（4）由题目信息可知，B管中的黑色粉末变成红色粉末，说明反应生成Cu，C管中收集到水，D中收集到N₂，说明气体X与氧化铜反应有氮气、水生成，故气体X与氧化铜反应生成铜、氮气与水，反应方程式为2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂，
故答案为：2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂ ．

点评 本题考查物质组成的推断等，是计算型推断，难度不大，利用质量守恒进行推断是解题的根据．