Question

12．某研究小组为了探究仅一种白色粉末状固体X（仅含四种元素）的组成和性质，称取6.3g固体X，设计并完成了如下实验：

已知：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O
请回答下列问题：
（1）画出沉淀丙中金属元素的原子结构示意图，写出气体甲的电子式．
（2）X的化学式是HCOONH₄．
（3）生成砖红色沉淀的原因是HCOONa+2Cu（OH）₂+NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+Cu₂O↓+3H₂O（用化学方程式表示）．
（4）在加热条件下，用氢气还原砖红色沉淀，写出该反应的化学方程式Cu₂O+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+H₂O，有人提出产物中可能还含有Cu₂O，请设计实验方案验证之取少量反应产物于试管中，滴加足量稀硫酸，若溶液由无色变为蓝色，证明产物Cu中含有Cu₂O；若溶液不变蓝色，证明产物Cu中不含Cu₂O．

Answer 1

分析 X与过量的NaOH溶液加热反应生成的气体甲为氨气，用碱石灰干燥氨气后，浓硫酸增重的1.7g为氨气，物质的量为：$\frac{1.7g}{17g/mol}$=0.1mol；得到的溶液1与新制的氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀，该沉淀为Cu₂O，溶液1为钠盐，则溶液1中溶质为甲酸钠；溶液2与足量稀盐酸反应生成的气体为二氧化碳，二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀，10g碳酸钙的物质的量为：$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol；溶液2的溶质为碳酸钠，则X为HCOONH₄，
（1）沉淀丙为碳酸钙，其含有的金属元素为Ca，钙原子的原子序数为20，核外电子总数为20、最外层含有2个电子，据此画出其原子结构示意图；气体甲为氨气，氨气为共价化合物，分子中含有3个氮氢键，据此写出其电子式；
（2）根据分析可知，X为甲酸铵；
（3）甲酸钠中含有醛基，能够与新制的氢氧化铜浊液反应生成氧化亚铜沉淀；
（4）氧化亚铜与氢气在加热条件下反应生成铜和水，据此写出反应的方程式；根据反应Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O设计检验方案．

解答 解：X与过量的NaOH溶液加热反应生成的气体甲为氨气，用碱石灰干燥氨气后，浓硫酸增重的1.7g为氨气，物质的量为：$\frac{1.7g}{17g/mol}$=0.1mol；得到的溶液1与新制的氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀，该沉淀为Cu₂O，溶液1为钠盐，则溶液1中溶质为甲酸钠；溶液2与足量稀盐酸反应生成的气体为二氧化碳，二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀，10g碳酸钙的物质的量为：$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol；溶液2的溶质为碳酸钠，则X为HCOONH₄，
（1）沉淀丙为碳酸钙，碳酸钙中含有的金属元素为Ca，钙原子的核电荷数=核外电子总数=20，其原子结构示意图为：；气体甲为氨气，氨气为共价化合物，分子中含有3个氮氢键，其电子式为：，
故答案为：；；
（2）根据分析可知，X的化学式为：HCOONH₄，
故答案为：HCOONH₄；
（3）得到的溶液1与新制的氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀，该沉淀为Cu₂O，该反应为甲酸钠与氢氧化铜、氢氧化钠反应生成碳酸钠、氧化亚铜沉淀和水，反应的化学方程式为：HCOONa+2Cu（OH）₂+NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+Cu₂O↓+3H₂O，
故答案为：HCOONa+2Cu（OH）₂+NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+Cu₂O↓+3H₂O；
（4）氧化亚铜与氢气在加热条件下反应生成铜和水，反应方程式为：Cu₂O+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+H₂O；
氧化亚铜能够与酸反应：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，反应后生成的溶液为蓝色，据此可以检验产物中是否含有氧化亚铜，具体操作方法为：取少量反应产物于试管中，滴加足量稀硫酸，若溶液由无色变为蓝色，证明产物Cu中含有Cu₂O；若溶液不变蓝色，证明产物Cu中不含Cu₂O，
故答案为：Cu₂O+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+H₂O；取少量反应产物于试管中，滴加足量稀硫酸，若溶液由无色变为蓝色，证明产物Cu中含有Cu₂O；若溶液不变蓝色，证明产物Cu中不含Cu₂O．

点评 本题考查了探究物质组成的方法，题目难度中等，明确甲酸盐具有醛的性质为解答关键，注意掌握常见物质的组成、性质及检验方法，（4）中性质实验方案的设计为易错点，注意成分利用题中已知信息及铜离子的颜色进行分析．