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16.铜是常见的变价金属.为了比较正一价铜和正二价铜的稳定性,并研究氧化铜的氧化性,某化学小组的同学进行了以下实验.
【实验一】比较正一价铜和正二价铜的稳定性.
取一定量的氢氧化铜固体,于坩埚中灼烧,当温度达到80~100℃得到黑色固体粉末;继续加热至1000℃以上,黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜;取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中,加入过量的稀硫酸,得到蓝色溶液,同时观察到试管底部还有红色固体存在.
(1)从[实验一]可得出的结论是高温时,+1价的铜比+2价的铜稳定,而溶液中,+2价的铜比+1价的铜稳定.
(2)氢化亚铜(CuH)难溶于水,但能溶于稀硫酸并放出氢气,写出其反应的离子方程式Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O.
【实验二】探究氧化铜的氧化性.
如图装置(夹持装置未画出),某种气态烃(X)缓缓通过灼热的氧化铜时,观察到氧化铜由黑色变成了红色,无水硫酸铜变成蓝色,生成物中还有一种能使澄清石灰水变浑浊的气体Y;将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后,消耗0.01mol X,测得B装置增重0.54g,并收集到0.88g气体Y.

(3)X气体的摩尔质量是30g/mol.
(4)C中发生反应的化学方程式为7CuO+C2H6$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$7Cu+2CO2↑+3H2O.

分析 【实验一】取一定量制得的氢氧化铜固体,于坩埚中灼烧,当温度达到80~100℃得到黑色固体粉末,继续加热至1000℃以上,黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜,说明高温时,+1价的铜比+2价的铜稳定,取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中,加入过量的稀硫酸(或盐酸),Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O得到蓝色溶液,同时观察到试管底部还有红色固体存在,说明溶液中,+2价的铜比+1价的铜稳定.
(1)根据信息:氢氧化铜固体,于坩埚中灼烧,当温度达到80~100℃得到黑色固体粉末为氧化铜;继续加热至1000℃以上,黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜,说明高温+1价铜稳定;
(2)根据信息:红色氧化亚铜粉末于洁净试管中,加入过量的稀硫酸(或盐酸),得到蓝色溶液为+2价的铜盐溶液,同时观察到试管底部还有红色固体存在为铜单质,据此书写化学方程式;
【实验二】将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后,生成物中还有一种能使澄清石灰水变浑浊的气体Y应为二氧化碳,消耗0.01mol X,无水硫酸铜变成蓝色,测得B装置增重0.54g,即生成水0.03mol,并收集到0.88g气体Y即0.02molCO2,根据碳元素和氢元素守恒可知,某种气态烃(X)为C2H6
(3)根据原子守恒确定气态氢化物的化学式,计算摩尔质量;
(4)根据实验现象来书写化学方程式.

解答 解:【实验一】问题1:铁和铜都有变价,具有相似点,正二价铁的稳定性小于正三价的铁,探究正一价铜的稳定性是否也小于正二价的铜,解决问题取一定量制得的氢氧化铜固体,于坩埚中灼烧,当温度达到80~100℃得到黑色固体粉末,继续加热至1000℃以上,黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜,说明高温时,+1价的铜比+2价的铜稳定,取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中,加入过量的稀硫酸(或盐酸),Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O得到蓝色溶液,同时观察到试管底部还有红色固体存在,说明溶液中,+2价的铜比+1价的铜稳定.
(1)根据信息:氢氧化铜固体,于坩埚中灼烧,当温度达到80~100℃得到黑色固体粉末;继续加热至1000℃以上,黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜,根据在不同温度下反应物的组成可确定物质的稳定性,所以高于1000℃时Cu2O比CuO稳定,在溶液中:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O,所以Cu2+比Cu+稳定,
故答案为:高温时,+1价的铜比+2价的铜稳定,而溶液中,+2价的铜比+1价的铜稳定;
(2)根据信息:红色氧化亚铜粉末于洁净试管中,加入过量的稀硫酸(或盐酸),得到蓝色溶液为+2价的铜盐溶液,同时观察到试管底部还有红色固体为铜单质,Cu2O中+1价的铜在酸性溶液中发生氧化还原反应:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O,
故答案为:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O;
【实验二】将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后,生成物中还有一种能使澄清石灰水变浑浊的气体Y应为二氧化碳,消耗0.01mol X,无水硫酸铜变成蓝色,测得B装置增重0.54g,即生成水0.03mol,并收集到0.88g气体Y即0.02molCO2,根据碳元素和氢元素守恒可知,某种气态烃(X)为C2H6
(3)根据上面的分析可知,X为C2H6,X气体其摩尔质量为30g/mol,
故答案为:30g/mol;
(4)C中发生反应的化学方程式为C2H6和氧化铜反应:7CuO+C2H6$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$7Cu+2CO2↑+3H2O,
故答案为:7CuO+C2H6$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$7Cu+2CO2↑+3H2O.

点评 本题考查实验探究和数据处理,做题时注意变价金属氧化物的性质以及质量守恒定律计算物质的化学式.题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.
下列说法错误的是(  )
A.操作②是蒸馏
B.试剂a可能是饱和碳酸钠溶液
C.试剂b比同浓度的D溶液酸性强
D.A与E在浓硫酸加热的条件下可生成乙酸乙酯

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.天然气制油是利用天然气生产汽油和煤油等液体燃料的方法,这种合成油不含硫、氮化合物等杂质,因此也被称作是“绿色燃料”,其主要工作原理包含合成气生成和F-T合成两个过程,其中合成气生成主要化学反应为:
主反应:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H=+206kJ•mol-1
副反应:CH4(g)+2H2O(g)?CO2(g)+4H2(g)△H=+165kJ•mol-1
已知合成气生成过程中,温度、压强和水碳比[$\frac{n({H}_{2}O)}{n(C{O}_{2})}$]对甲烷平衡含量(%)的影响如图1:

回答下列问题:
(1)反应CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)的△H=+41kJ•mol-1
(2)CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)反应自发进行的条件是高温.
若在恒温、恒压时,向该平衡体系中通入氦气平衡将向正反应方向移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不移动”),甲烷的转化率将增大,平衡常数不变.(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)其他条件不变,请在图2中用虚线画出压强为2MPa时,甲烷平衡含量(%)与水碳比之间的关系曲线.
(4)已知:在700℃,1MPa时,2mol CH4与2mol H2O在2L可变的密闭容器中发生反应:
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),CH4的平衡转化率为50%,该温度下反应的平衡常数是6.75.
(5)合成气生成过程中,降低反应体系中CO2生成量的措施有B.
A.增大容器体积,降低体系压强
B.在合适的温度区间内控制较低的反应温度
C.适当降低水碳比
D.选择合适、更高效的催化剂
E.向该反应体系中投入活性炭
(6)某研究机构在合成气生成过程中,保持容器体积和原料气比例不变,适当加入CaO和合适的催化剂以获得纯度95%以上的H2,试解释原因催化剂加快反应进行,加入氧化钙和二氧化碳、水反应生成碳酸钙和氢氧化钙,获得纯度95%以上的H2

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.在短周期元素中,X元素与Y、Z、W三元素相邻,X、Y的原子序数之和等于Z的原子序数,这四种元素原子的最外层电子数之和为20.下列判断正确的是(  )
A.四种元素均可与氢元素形成 18电子分子
B.X、Y、Z、W形成的单质最多有  6种
C.四种元素中,Z的最高价氧化物对应水化物酸性最强
D.四种元素的原子半径:rZ>rX>rY>rW

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

11.化学与生产、生活、科技、环境等密切相关,下列说法不正确的是(  )
A.雾霾是一种分散系,分散剂是空气,带活性炭口罩防雾霾的原理是吸附原理
B.聚乙炔用I2或Na等做掺杂处理后可形成一种导电塑料,该导电塑料是一种纯净物
C.用蘸有浓氨水的棉棒检验输送氯气的管道是否漏气
D.用合成聚碳酸酯可降解塑料,实现“碳”的循环利用

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.铁与人类密切相关,几乎无处不在,地壳中大约5%是铁,是含量仅次于铝的金属.它的单质及化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途.根据所学知识回答下列问题:
(1)基态铁原子的电子占据最高的能层的符号为N,与铁同周期的所有副族元素的基态原子中,最外层电子数与铁相同的元素有5种.
(2)下列关于铁的说法,正确的是AB(填选项字母)
A.基态铁原子的电子排布式1s22s22p63s23p103d24s2肯定违反了泡利原理
B.铁属于黑色金属,在周期表中属于d区元素
C.铁丝可用于焰色反应实验时蘸取待测物,是由于铁在光谱图中无特征的谱线
D.Fe能与CO形成配合物Fe(CO)5,1mol Fe(CO)5中含有的σ键数是5NA
(3)某铁的化合物结构简式如图1所示
①组成上述化合物各元素原子电负性由大到小的顺序为O>N>C>H>Fe.
②上述化合物中氮原子的杂化方式为sp2、sp3
③在图1中用“→”标出亚铁离子的配位键.

(4)类卤素离子SCN-可用于Fe3+的检验,其对应的酸有两种,分别为硫氰酸(H-S-C≡N )和异硫氰酸(H-N=C=S),这两种酸中沸点较高的是异硫氰酸或H-N=C=S.
(5)铁单质的晶体在不同温度下有两种原子堆积方式,晶胞分别如图2A、B所示,若铁原子的半径是rcm,则这两种晶体密度之比是$\frac{3\sqrt{6}}{8}$.

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

8.A、B、C、D、E五种周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次增大.A的最髙正价与最低负价的绝对值相等,B的基态原子有三种不同的能级,且每种能级上所含电子数相同,D原子最外层电子数是其周期序数的3倍,E的基态原子中电子占据了15种不同的原子轨道,且只有一个未成对电子.回答下列问题:
 (1)D元素的原子核外有8种不同运动状态的电子.
(2)B、C、D三种元素的笫一电离能中最大的是N(填元素符号),原因是N原子价电子排布式为2s22p3,2p能级处于半充满状态,能量较低,不易失去电子.
(3)下列关于B2A2分子和A2D2分子的说法正确的是AD
A.分子中σ键数目均为3
B.中心原子都是sp杂化
C.都是含有极性键和非极性键的非极性分子
D.B2A2分子的沸点明显低于A2D2分子
(4)由A、B、C、D四种元素形成的某种离子化合物,其原子个数比为4:1:2:1,科学家利用此离子化合物第一次合成了有机物,请根据等电子体原理写出该离子化合物的电子式
(5)E元素的价电子排布图为.A、B元素形成的最简单的化合物不能与E2+形成配合物的原因是CH4不能提供孤对电子.
(6)E的晶体堆积方式为面心立方最密堆积,配位数为12,若E的原子半径为r,列式并计算E晶体的空间利用率为

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

5.下列说法中正确的是(  )
A.外围电子就是最外层电子
B.最外层电子数小于4的元素一定是金属元素
C.过渡元素的最外层电子数一般为1个或2个
D.如果某元素最外层电子数是1个或2个,次外层电子数为18个,此元素是副族元素

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

6.下列操作能达到预期目的是(  )
A.石油分馏时把温度计插入液面下
B.向银氨溶液中加入几滴乙醛后用酒精灯加热至沸腾制银镜
C.检验卤代烷中的卤素元素可先将卤代烷与NaOH溶液混合加热,然后加入AgNO3溶液,根据生成沉淀的颜色初步确定卤素
D.用乙醇、醋酸和18mol/L的硫酸混合加热制乙酸乙酯

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