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7.某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质,过程设计如下.
提出猜想:
问题1:铁和铜都有变价,一般情况下,正二价铁的稳定性小于正三价的铁,正一价铜的稳定性也小于正二价的铜吗?
问题2:氧化铜有氧化性,能被H2、CO还原,它也能被氮的某种气态氢化物还原吗?
实验探究
Ⅰ.解决问题1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;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),得到蓝色溶液,同时观察到试管底部还有红色固体存在.根据以上实验现象回答问题.
(1)写出氧化亚铜与稀硫酸(或盐酸)反应的离子方程式:Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O,
(2)从实验Ⅰ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
Ⅱ.解决问题2
设计如下装置(夹持装置未画出):

当氮的某种气态氢化物(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,生成物中还有一种无污染的气体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0.36g,并收集到0.28g单质气体Y.
(1)X气体的摩尔质量是32克/摩尔.
(2)C中发生反应的化学方程式为2CuO+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+N2↑+2H2O.

分析 Ⅰ.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: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;
(2)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;
Ⅱ.A中碱石灰可吸收水蒸气,C中N2H4和氧化铜反应:2CuO+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+N2↑+2H2O,无水硫酸铜遇水变蓝,可检验水,吸收水,B装置增重0.36g,即生成0.02mol的水,单质气体Y为氮气.
(1)根据原子守恒确定气态氢化物的化学式,计算摩尔质量;
(2)根据实验现象来书写化学方程式.

解答 解:Ⅰ.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: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;
(2)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;
Ⅱ.(1)消耗0.01mol X,测得B装置增重0.36g,即生成0.02mol的水,并收集到单质气体Y 0.28g即氮气0.01mol,根据原子守恒可以确定气态氢化物X中含有4个氢原子和2个氮原子,X的化学式为N2H4,其摩尔质量为32g/mol,
故答案为:32g/mol;
(2)C中发生反应的化学方程式为N2H4和氧化铜反应:2CuO+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+N2↑+2H2O,故答案为:2CuO+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+N2↑+2H2O.

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

17.下列说法错误的是(  )
A.化合反应和分解反应一定是氧化还原反应
B.CO2+H2O=H2CO3  是化合反应但不是氧化还原反应
C.置换反应一定是氧化还原反应,复分解反应不可能属于氧化还原反应
D.3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe+3CO2  不是置换反应但是氧化还原反应

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

18.在KClO3+HCl→KC1+C12↑+H2O的反应中(未配平):
①Cl元素被氧化,Cl元素被还原(以上两空均填元素符号).
②配平该反应并用双线桥标出电子转移的方向和数目

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.氮化铝(AlN)是一种人工合成的非氧化物陶瓷材料,可在温度高于1500℃时,通过碳热还原法制得.实验研究认为,该碳热还原反应分两步进行:①Al2O3在碳的还原作用下生成铝的气态低价氧化物X(X中Al与O的质量比为6.75:2);②在碳存在下,X与N2反应生成AlN.请回答:
(1)X的化学式为Al2O.
(2)碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为:
Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)?2AlN(s)+3CO(g)
①在温度、容积恒定的反应体系中,CO浓度随时间的变化关系如图曲线甲所示.下列说法不正确的是CD.
A.从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率
B.c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率
C.在不同时刻都存在关系:v(N2)=3v(CO)
D.维持温度、容积不变,若减少N2的物质的量进行反应,曲线甲将转变为曲线乙
②一定温度下,在压强为p的反应体系中,平衡时N2的转化率为α,CO的物质的量浓度为c;若温度不变,反应体系的压强减小为0.5p,则N2的平衡转化率将>α (填“<”、“=”或“>”),平衡时CO的物质的量浓度B
A.小于0.5c               B.大于0.5c,小于c
C.等于c                D.大于c
③该反应只有在高温下才能自发进行,则随着温度升高,反应物Al2O3的平衡转化率将增大(填“增大”、“不变”或“减小”),理由是该反应在高温下自发,且△S>0,所在△H>0,即正反应为吸热反应,升高温度,平衡向正方向移动.
(3)在氮化铝中加入氢氧化钠溶液,加热,吸收产生的氨气,进一步通过酸碱滴定法可以测定氮化铝产品中氮的含量.写出上述过程中氮化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列离子方程式与所述事实相符且正确的是(  )
A.0.5 mol/L NaHSO4与0.5 mol/L Ba(OH)2混合至溶液呈中性:Ba2++OH-+SO42-+H+═BaSO4↓+H2O
B.向2 mol/L Fe(NO32(aq)中滴加少量氢碘酸:3Fe2++NO3-+4H+═3Fe3++NO↑+2H2O
C.向20 mL 0.5 mol/L FeBr2(aq)中通入224 mL Cl2(标准状况):2Fe2++4Br-+3Cl2═2Fe3++2Br2+6Cl-
D.向30 mL 0.5 mol/L NaOH(aq)中通入224 mL CO2(标准状况):3OH-+2CO2═CO32-+HCO3-+H2O

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.如图1是硫酸试剂瓶标签上的内容.

(1)该硫酸的物质的量浓度为18.4mol/L;
(2)实验室用该硫酸配制240mL0.46mol•L-1的稀硫酸,则
①需要该硫酸的体积为6.3mL;
②实验所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外,还有量筒、250mL容量瓶和胶头滴管;
③配制过程中有几个关键的步骤和操作如图2所示:将上述实验步骤A-F按实验过程先后次序排列CBDFAE.
④该同学实际配制得到的浓度为0.45mol•L-1,可能的原因是CD
A.量取浓H2SO4时仰视刻度           B.容量瓶洗净后未经干燥处理
C.没有将洗涤液转入容量瓶           D.定容时仰视刻度.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

19.(1)某钠盐溶液中,滴加稀盐酸直到过量.①若先产生白色沉淀后溶解,则该钠盐化学式为NaAlO2,写出该过程的离子方程式(一步表示)AlO2-+4H+=Al3++2H2O;
②若产生白色沉淀不溶解,则该钠盐的化学式为Na2SiO3
(2)某氯化物溶液中,滴加氢氧化钠溶液直到过量.①若先产生白色沉淀后溶解,则其化学式为AlCl3; ②若产生白色沉淀不溶解,则其化学式为MgCl2
③若先产生白色沉淀,最后变成红褐色,则该氯化物化学式为FeCl2,写出白色最后变成红褐色化学方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.下列有关化学知识的叙述中正确的是(  )
A.丁达尔效应是溶液和胶体的本质区别
B.碱性氧化物一定是金属氧化物
C.常用作水处理剂的KAl(SO42和漂白粉都是强电解质
D.232Th 转变成233U是化学变化,233U和235U的化学性质几乎相同

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.钛及其化合物被广泛应用于飞机、火箭、卫星、舰艇、医疗以及石油化工等领域,图1是用金红石(主要成分为TiO2)制备金属钛和钛酸钡的流程.
(1)写出基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2
(2)TiCl4熔点为-24℃,沸点为136.4℃,室温下为无色液体,可溶于甲苯和氯代烃,固态TiCl4属于分子晶体.
(3)BaCO3为离子化合物,写出一种与CO32-互为等电子体的阴离子:NO3-或SiO32-(填化学式).
(4)钛酸钡晶胞如图2所示,其化学式为BaTiO3
(5)写出在高温条件下,TiO2生成TiCl4的化学方程式2Cl2+TiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO.
(6)已知Ti3+可形成配位数为6的配合物,现在紫色和绿色两种含钛晶体,其组成均为TiCl3•6H2O.为测定这两种晶体的化学式,设计了如下实验:
a.分别取等质量的两种晶体的样品配成溶液;
b.向两种溶液中分别滴入AgNO3溶液,均产生白色沉淀;
c.沉淀完全后分别过滤得两份沉淀,经洗涤干燥后称量发现产生的沉淀质量关系为:绿色晶体为紫色晶体的$\frac{2}{3}$,则绿色晶体配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2•H2O,1mol该配合物中含有σ键的数目为18mol.

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