题目内容

某课外活动小组欲探究CuO与NH3反应生成的红色固体物质的成分,设计了如下实验装置(夹持装置未画出),请回答下列问题:
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信息提示:①实验中观察到黑色CuO粉末变为红色物质,同时生成一种无污染气体;
②Cu2O为红色固体,不溶于水,与稀H2SO4反应生成Cu、CuSO4和H2O.
(1)仪器a的名称
 
,仪器b中所加固体物质为
 

(2)在实验室中,利用装置A,还可制取的无色气体是
 
(填字母).
A.O2    B. Cl2    C.CO2D.NO2    E.C2H4
(3)装置B的作用是
 

(4)该小组设计的实验装置存在的一个明显缺陷是
 

(5)甲同学对生成的红色固体物质的成分提出了三种假设:
假设①:只含Cu;假设②:
 
;假设③:Cu和Cu2O的混合物.
(6)为验证上述假设,乙、丙二位同学分别设计了不同的实验方案,并得出了相同的结论.
乙同学方案:取反应后所得红色物质少许于试管中,滴加适量稀H2SO4,观察到红色物质不溶解、溶液颜色无变化.则假设
 
成立,装置C中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为
 

丙同学方案:当黑色CuO全部变为红色时,停止加热,继续通入一段时间NH3.若称得反应前加入的CuO、粉末质量为ag,空玻璃管的质量为bg,反应结束后玻璃管与红色物质的总质量为cg(在乙同学实验之前称得),则a、b、c三者应满足的关系为(c-b):(a+b-c)=
 
分析:(1)依据装置仪器分析回答,浓氨水滴入锥形瓶中利用固体溶解放热使一水合氨分解生成氨气,需要选择氢氧化钠固体,氧化钙固体或碱石灰;
(2)装置A是利用分液漏斗滴入锥形瓶中不加热反应,制取无色气体分析判断;
(3)装置B是吸收氨气中的水蒸气;
(4)氨气是污染性气体不能排放到空气中;
(5)依据红色固体物质为氧化亚铜和铜分析假设;
(6)依据乙同学的实验现象可知,生成产物为铜,因为氧化亚铜在酸溶液中会发生氧化还原反应生成铜离子和铜单质;
丙同学测定的质量(c-a)为反应生成铜的质量;(a+b-c)是反应前后固体质量减小的为氧元素的质量.
解答:解:(1)装置中仪器a为分液漏斗;仪器b是利用分液漏斗中滴入的氨水使锥形瓶中的固体溶解放热促进一水合氨分解生成氨气,氢氧化钠固体、氧化钙固体、碱石灰固体,
故答案为:分液漏斗;固体氢氧化钠或氧化钙或碱石灰;
(2)利用装置A,可制取的无色气体;
A.可以制备O2,利用固体过氧化钠和水的反应,故A符合;
B.制备氯气Cl2需要加热,且氯气为黄绿色气体,故B不符合;
C.可以制备CO2 气体,利用稀盐酸滴入大理石上反应生成,故C符合;
D.NO2是红棕色气体,故D不符合;
E.C2H4 是利用乙醇和浓硫酸加热反应制取,故E不符合;
故选AC;
(3)装置B吸收氨气中的水蒸气,避免水蒸气影响后续反应,故答案为:吸收水干燥NH3
(4)该小组设计的实验装置存在的一个明显缺陷是无尾气吸收装置,氨气是污染性气体不能排放到空气中,故答案为:缺少尾气处理装置;
(5)红色物质为铜和氧化亚铜,所以假设为可能只含铜、或只含氧化亚铜、或铜和氧化亚铜混合物,故答案为:只含Cu2O;
(6)乙同学取反应后所得红色物质少许于试管中,滴加适量稀H2SO4,观察到红色物质不溶解、溶液颜色无变化说明是铜,故假设①正确;装置C中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为:3CuO+2NH3
  △  
.
 
N2+3H2O+3Cu;
丙同学方案:当黑色CuO全部变为红色时,停止加热,继续通入一段时间NH3.若称得反应前加入的CuO粉末质量为ag,空玻璃管的质量为bg,反应结束后玻璃管与红色物质的总质量为cg(在乙同学实验之前称得),丙同学测定的质量(c-a)为反应生成铜的质量;(a+b-c)是反应前后固体质量减小的为氧元素的质量;则a、b、c三者应满足的关系为(c-b):(a+b-c)=
ag
80g/mol
×64g/mol:
ag
80g/mol
×16g/mol=4:1,
故答案为:①;3CuO+2NH3
  △  
.
 
N2+3H2O+3Cu;4:1.
点评:本题考查了物质性质的实验探究方法和过程分析判断,物质性质和实验方法分析是解题关键,题目难度中等.
练习册系列答案
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(2013?浙江模拟)某中学化学课外活动小组欲探究铁在氯气中燃烧产物的成份、性质和用途,设计了如下实验步骤:
(1)用下列实验装置制取干燥纯净的氯气

①制备并收集得到干燥纯净的氯气,上述各装置按气流从左到右方向连接顺序为
a、e、d、b、c、g、f
a、e、d、b、c、g、f
(填仪器接口的字母编号)
②该实验还存在不足之处,应如何改进?
装置的最后需要连接装有氢氧化钠溶液的尾气吸收装置
装置的最后需要连接装有氢氧化钠溶液的尾气吸收装置

(2)某同学将一定量铁粉与Cl2恰好完全反应得到一固体物质a,然后通过实验确定其成分.探究过程如下:
①提出假设:(请把下列假设补充完整)
假设①:该固体物质是FeCl3;假设②:
FeCl2
FeCl2
;假设③:
FeCl3 和FeCl2 混合物
FeCl3 和FeCl2 混合物

②设计实验方案:
取少量固体物质a于烧杯中,加适量水溶解,然后取两份a溶液分别进行实验,实验现象与结论如下表,请在表格内的横线处填空.
实验方法 实验现象 结论
在溶液中加
KSCN溶液
              固体物质中有FeCl3
向a溶液中滴加
酸性KMnO4溶液
KMnO4溶液色
不褪色
固体物质中不含______
由此得出结论:假设
成立(填序号①②③).
(3)为进一步探究物质a的性质,他们又利用a溶液做了如下一些实验,其中现象、结论均正确的是
AD
AD
(填写序号)
A.向氢氧化镁悬浊液中滴加a溶液出现红褐色沉淀,证明Fe(OH)3溶解度小于Mg(OH)2溶解度
B.向a溶液中加入少量铁粉,铁粉溶解,溶液颜色由浅绿色变成黄色
C.向沸水中滴加a的饱和溶液,立即出现红褐色沉淀
D.将a溶液加热蒸干并灼烧,得到Fe2O3固体
(4)a溶液常作印刷电路铜板的腐蚀剂,得到含有Cu2+等的废液,有人提出可以利用如图的装置从得到的废液中提炼金属铜.该过程中甲池负极的电极反应式是
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
,若乙池中装入废液500mL,当阴极增重3.2g时,停止通电,此时阳极产生气体的体积(标准状况)为
1.12L
1.12L
(假设气体全部逸出).
(2011?天津模拟)某中学化学课外活动小组欲探究铁在氯气中燃烧产物的成份、性质和用途,设计了如下实验步骤:
Ⅰ.用下列实验装置制取纯净干燥的氯气
写出A、B中所盛放最佳化学试剂的名称
饱和食盐水
饱和食盐水
浓硫酸
浓硫酸
,画出虚线框内所需装置图并标明所需试剂的名称


Ⅱ.某同学将一定量铁粉与Cl2恰好完全反应得到一固体物质a,然后通过实验确定其成分.探究过程如下:
(1)提出假设:(请把下列假设补充完整)
假设①:该固体物质是FeCl3;假设②:
FeCl2
FeCl2
;假设③:
FeCl3和FeCl2的混合物
FeCl3和FeCl2的混合物

(2)设计实验方案:
取少量固体物质a于烧杯中,加适量水溶解,然后取两份a溶液分别进行实验,实验现象与结论如下表,请在表格内的横线处填空.
 实验方法 实验现象 结论
在溶液中加
KSCN溶液

溶液为红色
溶液为红色
固体物质中有FeCl3
向a溶液中滴加
酸性KMnO4溶液
KMnO4溶液紫色
不褪色

固体物质中不含
固体物质中不含 FeCl2
固体物质中不含 FeCl2
由此得出结论:假设
成立(填序号①②③).
Ⅲ.为进一步探究物质a的性质,他们又利用a溶液做了如下一些实验,其中现象、结论均正确的是
AD
AD
(填写序号)
A.向氢氧化镁悬浊液中滴加a溶液出现红褐色沉淀,证明Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Mg(OH)2]
B.向a溶液中加入少量铁粉,铁粉溶解,溶液颜色由浅绿色变成黄色
C.向沸水中滴加a的饱和溶液,立即出现红褐色沉淀
D.将a溶液加热蒸干并灼烧,得到Fe2O3固体
IV.a溶液常作印刷电路铜板的腐蚀剂,写出发生反应的离子方程式
2Fe3++Cu2+=2Fe3++Cu
2Fe3++Cu2+=2Fe3++Cu
.活动小组的同学们又设计了两种从上述废液中回收Cu的方案:
方案1:设计流程图如下:

请分别写出操作①和试剂②的名称
过滤
过滤
盐酸(或稀硫酸)
盐酸(或稀硫酸)

方案2:在废液中加入适量的盐酸调节溶液的pH=1,用铜和石墨作电极进行电解,铜作
极.当观察到阴极有少量气泡产生时,停止电解,这时要回收的Cu已全部析出.
评价:方案2在电极上直接回收铜,操作上比方案1简便,但方案2也有不足之处,主要表现为:
有污染性气体Cl2产生;使用了电解装置,成本较高等
有污染性气体Cl2产生;使用了电解装置,成本较高等

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