Question

氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业及制造硝酸的原料．为探究氨气的性质，某研究性学习小组做了以下实验：

（1）实验室用A图所示实验装置及化学药品（其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物来制取氨气．
①实验室制取氨气的化学方程式为

 

．
②若用加热碳酸氢铵固体制取纯净的氨气，你认为装置中U型管的作用是

 

．
（2）在实验中发现E装置中的固体由黑色变为红色，可推测氨气具有

 

性．
（3）某同学查阅资料发现Cu₂O粉末也呈红色，因此推测上述红色固体中可能还含有Cu₂O．已知：①Cu₂O是碱性氧化物，在酸性溶液中Cu⁺不稳定，易转化为Cu和Cu²⁺．
②在空气中高温灼烧时：Cu₂O稳定、不分解，而CuO将分解生成Cu₂O和O₂．
现有浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、氢氧化钠溶液及pH试纸，而没有其他试剂，请用最简便的实验方法证明红色固体中是否含有Cu₂O．（简述操作方法、现象和结论）
（4）现有一份一定质量Cu和Cu₂O混合物，向其中加入0.4L 3.0mol/L稀硝酸，混合物完全溶解，同时生成4.48L NO（标准状况），向所得溶液中加入一定体积1.0mol/L NaOH溶液恰好使Cu²⁺沉淀完全，沉淀经洗涤、充分灼烧可得32.0g固体．下列有关说法正确的是【已知：3Cu₂O+14HNO₃（稀）═6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O】

 

：
A．加入NaOH溶液的体积为1.2L
B．Cu和Cu₂O混合物质量为27.2g
C．混合物完全溶解后溶液中n（H⁺）=0.3mol
D．将等质量混合物完全还原至少需标准状况下H₂1.12L．

Answer 1

分析：（1）①固体氯化铵与氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气、和水；
②碳酸氢铵分解除了生成氨气外还生成二氧化碳和水蒸气，要得到纯净干燥的氨气，可用B除去杂质二氧化碳和水蒸气；
（2）氨气通过加热的氧化铜，反应现象是黑色变化为红色，证明氧化铜被还原为铜，说明氨气具有还原性；
（3）依据Cu₂O是碱性氧化物，在酸性溶液中Cu⁺不稳定，易转化为Cu和Cu²⁺．如果含有Cu₂O加入稀硫酸反应生成铜离子溶液显蓝色；
（4）依据方程式利用原子个数守恒计算解答．

解答：解：（1）①固体氯化铵与氢氧化钙反应生的化学方程式：2NH₄Cl+Ca（OH）₂═CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂═CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
②碳酸氢铵分解除了生成氨气外还生成二氧化碳和水蒸气，要得到纯净干燥的氨气，可用B除去杂质二氧化碳和水蒸气；
（2）氨气通过C装置后，氧化铜由黑色变化为红色，证明氧化铜被还原为铜，可以证明氨气具有还原性；
故答案为：还原性；
（3）依据Cu₂O是碱性氧化物，在酸性溶液中Cu⁺不稳定，易转化为Cu和Cu²⁺．如果含有Cu₂O加入稀硫酸反应生成铜离子溶液显蓝色，
故答案为：取少量样品粉末于试管中，滴加稀硫酸，如果溶液呈蓝色，则样品中含有Cu₂O；
（4）解：设混合物中有xmolCu和ymolCu₂O，根据方程式列式：
  3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
  3    8      3        2
  x   

8

3

x     x       

2

3

x
3Cu₂O+14HNO₃（稀）═6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O
  3     14            6         2
   y    

14

3

y          2y       

2

3

y

则生成NO的物质的量为：

2

3

x+

2

3

y=

4.48L

/22.4L/mol

=0.2mol；
又因为：Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂↓      Cu（OH）₂

△   .

CuO+2H₂O
        1          2       1              1mol       80g
       x+2y      2（x+2y）    x+2y         x+2y     32.0g
怎产生沉淀的质量为：（ x+2y ）×80g/mol=32g；
将方程式联立：

2

3

x+

2

3

y=0.2
           （ x+2y ）×80=32
解得：x=0.2（mol）   y=0.1（mol）
A．加入的氢氧化钠的物质的量：1.0mol/L×V=x+2y=0.4mol，解得：V=0.4L，故A错误；
B．Cu和Cu₂O混合物质量为：0.2mol×64g/mol+0.1mol×144g/mol=27.2g，故B正确；
C．依据氮原子个数守恒，混合物完全溶解溶液中氢离子的物质的量等于剩余硝酸的物质的量=0.4L×3.0mol/L-

4.48L

22.4mol/L

=1.0mol，故C错误；
D．氧化亚铜被还原化学方程式为：Cu₂O+H₂

加热  .

2Cu+H₂O，消耗的氢气的物质的量等于Cu₂O的物质的量等于0.1mol，标况下体积为：0.1mol/L×22.4L/mol=2.24L，故D错误；
故选B．

点评：本题考查了氨气的制备和性质的检验，有关硝酸的计算，题目综合性强，难度中等，（4）题有关硝酸的计算是本题的难点，解题关键能够把握反应的实质，正确运用原子个数守恒定律，依据方程式列出相关量的关系式．