Question

【题目】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 的分子式。

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，得到下面的实验结果：

实验前B管重20.32g，实验后B管重20.00g，B管中的黑色粉末变成红色粉末。在C管中收集到的无色液体是水；在注射器D中收集的气体是氮气。试回答下列问题：

（1）X气体是由______(填元素符号)元素组成的。

（2）若240mLX气体完全反应后，收集到的氮气质量是0.28g。根据实验时温度和压强计算 1molX气体的体积是24000mL，则X的摩尔质量是______。

（3）通过计算确定X的分子式为________。

（4）写出B中发生反应的化学方程式__________。(X在该条件下不发生分解反应)

Answer 1

【答案】N、H 32g/mol N2H4 2CuO+N2H4 2Cu+2H2O+N2

【解析】

(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，根据元素守恒可知，气体X含有N、H元素；

(2)1molX的气体的体积是24000mL，故240mLX气体的物质的量为0.01mol，反应收集到氮气的质量是0.28g，物质的量为0.01mol．B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物质的量为0.02mol，故生成的水中H元素的质量为0.04mol×1g/mol=0.04g，所以气体X的质量为0.28g+0.04g=0.32g，再根据摩尔质量等于计算气体X的摩尔质量；

(3)根据(2)中可知气体X的物质的量，含有的N、H原子的物质的量，据此书写气体X的分子式；

(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。

(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；

(2)1molX的气体的体积是24000mL，故240mLX气体的物质的量为×1mol=0.01mol，反应收集到氮气的质量是0.28g，物质的量为=0.01mol．B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物质的量为=0.02mol，n(H2O)=0.02mol，故生成的水中H元素的质量为0.02 mol×2×1g/mol=0.04g，所以气体X的质量为0.28g+0.04g=0.32g，故气体X的摩尔质量为=32g/mol；

(3)根据(2)中可知n(X)=0.01mol，n(N)=0.01mol×2=0.02mol，n(H)=0.02mol×2=0.04mol，因此n(X)：n(N)：n(H)=0.01mol：0.02mol：0.04mol=1：2：4，所以X的化学式为N2H4；

(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 2Cu+2H2O+N2。