Question

2．某化学实验小组，通过Li₃N固体水解生成氢氧化锂和氨气的反应制氨气，并进行氨气还原氧化铜的实验探究．如下图所示，给出了本实验可供选择的装置：

请回答下列问题：
（1）按该方法制氨气时，应选用上述装置中的A（填装置代码，下同）做氨气发生装置．
（2）为检验氨气还原氧化铜反应后生成Cu、H₂O、N₂，氨气发生装置后应依次连接E→C→E→B→F．
（3）在C装置前后连接的装置中，填充的药品按前后顺序分别为碱石灰、无水硫酸铜．
（4）有资料提出：CuO被还原时，当黑色固体完全变为红时，不一定完全转化为Cu，可能还含有Cu₂O．已知查阅到一离子反应方程式：Cu₂O+2H⁺═Cu²⁺+Cu+H₂O．依据该信息，若证明C处的红色固体中是否含有Cu₂O，请设计实验：待反应后，取硬质玻璃管中红色固体少许于试管中，加入过量稀硫酸，充分反应，若试管内同时有蓝色溶液和红色固体，则证明含有Cu₂O．
（5）实验时充分加热，至C装置质量不再减轻为止．实验完毕后，若实验测得收集的N₂体积为aL（已折算为标准状况）．则若用CH₄还原同样多CuO，理论上最少需要CH₄的体积为（标准状况，用含字母a的代数式表示）0.75aL．

Answer 1

分析 （1）Li₃N固体水解生成氢氧化锂和氨气的反应制氨气，不需要加热；
（2）为检验氨气还原氧化铜反应后生成Cu、H₂O、N₂，首先干燥氨气，然后氨气还原氧化铜，再用无水硫酸铜检验产物H₂O，再除去氨气，最后用排水法收集氮气；
（3）常用碱石灰干燥氨气；用无水硫酸铜检验水；
（4）在酸性条件下，Cu₂O自身发生氧化还原反应生成Cu²⁺；依此设计C处的红色固体中是否含有Cu₂O，加入过量稀硫酸，充分反应，若试管内同时有蓝色溶液和红色固体，则证明含有Cu₂O；
（5）实验完毕后，测得收集到的氮气体积为a L（已折算为标注状况），根据反应：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O，求算氧化铜的物质的量，甲烷还原氧化铜的原理是：CH₄+4CuO$\stackrel{△}{→}$CO₂+2H₂O+4Cu，据此求算消耗甲烷的物质的量，依此求算出标况下的体积．

解答 解：（1）Li₃N固体水解生成氢氧化锂和氨气的反应制氨气，不需要加热，应选A为氨气的发生装置，故答案为：A；
（2）根据题给的要求为检验氨气还原氧化铜反应后生成Cu、H₂O、N₂，应该先对产生的氨气进行干燥，即选择E装置，然后进行实验，选择E装置检验水，再除去氨气，最后用排水法收集氮气，即正确的操作顺序为：E、C、E、B、F，
故答案为：E．E．B．F；
（3）常用碱石灰干燥氨气；用无水硫酸铜检验水，
故答案为：碱石灰、无水硫酸铜；
（4）在酸性条件下，Cu₂O自身发生氧化还原反应生成Cu²⁺，离子方程式为：Cu₂O+2H⁺=Cu⁺+Cu²⁺+H₂O，若证明C处的红色固体中是否含有Cu₂O，待反应后，取硬质玻璃管中红色固体少许于试管中，加入过量稀硫酸，充分反应，若试管内同时有蓝色溶液和红色固体，则证明含有Cu₂O，
故答案为：待反应后，取硬质玻璃管中红色固体少许于试管中，加入过量稀硫酸，充分反应，若试管内同时有蓝色溶液和红色固体，则证明含有Cu₂O；
（5）实验完毕后，测得收集到的氮气体积为a L（已折算为标注状况），根据反应：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O，氧化铜的物质的量是$\frac{3a}{22.4}$mol，甲烷还原氧化铜的原理是：CH₄+4CuO$\stackrel{△}{→}$CO₂+2H₂O+4Cu，则消耗甲烷的物质的量是$\frac{0.75a}{22.4}$mol，标况下的体积是0.75a，
故答案为：0.75a．

点评 本题考查氨气还原氧化铜的实验探究，注意分析题给的条件，知道浓硫酸和碱石灰的作用，为了用纯净、干燥的氨气还原氧化铜，为检验氨气还原氧化铜反应后生成H₂O，要注意先除去氨气中的杂质，即除去水，题目难度中等．