Question

某校化学研究性学习小组的同学在学习了氨的性质后讨论：运用类比的思想，既然氨气具有还原性，能否象H₂那样还原CuO呢？他们设计实验制取氨气并探究上述问题。请你参与该小组的活动并完成下列研究：

（一）制取氨气
（1）实验室常用加热氯化铵固体和氢氧化钙固体的混合物来制取氨气，写出反应的化学方程式                                         ?      。
（2）实验室还可在      ?   （填一种试剂）中滴加浓氨水的方法快速制取少量氨气。
（二）实验探究
该小组成员设计实验探究氨气还原性及其产物，实验装置（夹持及尾气处理装置未画出）图如下：
（1）该装置在设计上有一定的缺陷，为确保实验结果的准确性，你对该装置的改进措施是          ?                                                    。
（2）利用改进后的装置进行实验，观察到CuO变为红色物质，无水CuSO₄变蓝，同时生成一种无污染的气体。请写出NH₃与CuO反应的化学方程式       ?            
（三）问题讨论
（1）有同学认为：NH₃与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu₂O。已知Cu₂O是红色粉末，是一种碱性氧化物，在酸性溶液中，Cu⁺能自身发生氧化还原反应生成Cu²⁺和Cu。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu₂O：     ?                
（2）在解决了问题（1）后，又有同学提出：Cu₂O与CuO的热稳定性哪个更强？于是他们进行了如下实验：取98 g Cu(OH)₂固体，加热到80℃~100℃时，得到黑色固体粉未，继续加热到1000℃以上，黑色粉未全部变成红色粉未A。冷却后称量，A的质量为72 g。据此可推得A为   ?   ，由此得到的结论是                          ?     。

Answer 1

（一）（1）2NH₄Cl+Ca(OH)₂    ^△   CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O （2分）
（2）氢氧化钠固体（或生石灰或碱石灰） （1分）
（二）（1）在装置A和B之间增加装有碱石灰的干燥管 （2分）
（2）3CuO+2NH₃    ^△   3Cu+N₂+3H₂O （2分）
（三）（1）取少量样品，加入稀H₂SO₄，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu₂O，反之，则没有 （2分）
（2）Cu₂O （2分）  CuO比Cu₂O的热稳定性差 （1分）

本题综合考查了氨气的性质、对实验方案的评价和改进、实验方案的设计。
（一）实验室制氨气利用NH₄⁺+OH^- NH₃·H₂O NH₃↑+ H₂O的平衡移动实现。故把浓氨水滴入碱石灰或是氢氧化钠固体中，吸水有利平衡正向移动，且放出的热也有利平衡正向移动。
（二）无水硫酸铜在B后用来检验产物是否含水，但制的氨气未干燥故会产生干扰，所以要先干燥氨气再检验是否有水生成。
（三）实验设计的出发点还是物质性质上的差异。由题意可知，Cu₂O可以和非氧化性的酸溶液反应，最终生成Cu²⁺和Cu。而红色的单质Cu则不能和非氧化性的酸溶液反应。所以利用非氧化性的酸（稀硫酸、盐酸），看是否有Cu²⁺生成来检验。
由产物颜色可以判断为Cu₂O，说明高温下稳定好的才能最终存在。