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⁺：Cu⁺ 

H+

 Cu+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）现取该红色固体13.6g在空气中高温灼烧至恒重，发现质量增加了0.8g，试判断该红色固体的组成并求出物质的量．（写出计算过程）

Answer 1

分析：（1）①实验室制取氨气的原理是利用固体氯化铵和氢氧化钙加热反应生成；
②加热碳酸氢铵固体生成氨气、二氧化碳、水蒸气，制取纯净的氨气，需要用U形管中的碱石灰除去二氧化碳和水蒸气；
（2）分析装置图，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）依据氧化亚铜在酸溶液中发生自身氧化还原反应，生成铜离子和金属铜，设计实验方法验证红色固体中是否含有Cu₂O．结合提供的试剂设计验证实验步骤；
（4）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，该红色固体13.6g在空气中高温灼烧至恒重，发现质量增加了0.8g，则说明红色固体中的铜灼烧生成氧化亚铜质量增加，依据化学方程式定量关系计算．

解答：解：（1）①实验室制取氨气的原理是利用固体氯化铵和氢氧化钙加热反应生成，反应的化学方程式为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△  .

 2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O，
故答案为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△  .

 2 NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
②若用加热碳酸氢铵固体制取纯净的氨气，加热碳酸氢铵固体生成氨气、二氧化碳、水蒸气，制取纯净的氨气，需要用U形管中的碱石灰除去二氧化碳和水蒸气，
故答案为：除CO₂和H₂O；
（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，
故答案为：还原性；
（3）氧化亚铜在酸溶液中发生自身氧化还原反应，生成铜离子和金属铜，用最简便的实验方法证明红色固体中是否含有Cu₂O，实验设计为：取固体样品少许，溶解于稀硫酸溶液中，若溶液呈蓝色，证明红色固体中含有Cu₂O，
故答案为：取固体样品少许，溶解于稀硫酸溶液中，若溶液呈蓝色，证明红色固体中含有Cu₂O；
（4）取该红色固体13.6g在空气中高温灼烧至恒重，发现质量增加了0.8g，说明原红色固体中含有铜和氧化亚铜，4Cu+O₂=2Cu₂O，依据化学方程式计算，质量增加了0.8g为氧元素质量物质的量=

0.8g

16g/mol

=0.05mol，氧气物质的量为0.025mol，4Cu+O₂=2Cu₂O，反应的铜的物质的量=0.025mol×4=0.1mol，质量为6.4g，所以得到Cu₂O质量=13.6g-6.4g=7.2g，物质的量=

7.2g

144g/mol

=0.05mol，
答：该红色固体的组成及物质的量为：Cu₂O 0.05 mol，Cu 0.1 mol．

点评：本题考查了实验制备物质的实验过程和反应现象的分析应用，物质检查的方法设计，物质性质和实验基本操作是解题关键，题目难度中等．