Question

15．某校化学研究性学习小组的同学在学习了氨的性质后讨论：运用类比的思想，既然氨气具有还原性，氨气能否象H₂那样还原CuO呢？他们设计实验制取氨气并探究上述问题．请你参与该小组的活动并完成下列研究：
（一）制取氨气
（1）实验室用装置A可快速制取氨气，写出反应的化学方程式2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（二）实验探究
该小组成员设计实验探究氨气还原性及其产物，实验装置（夹持及尾气处理装置未画出）图如图：

（2）该装置在设计上有一定的缺陷，为确保实验结果的准确性，你对该装置的改进措施是在装置A与B之间增加装有碱石灰的干燥管．
（3）利用改进后的装置进行实验，观察到CuO变为红色物质，无水CuSO₄变蓝，同时生成一种无污染的气体．请写出NH₃与CuO反应的化学方程式3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O．
（三）问题讨论
（4）有同学认为：NH₃与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu₂O．已知Cu₂O是红色粉末，在酸性溶液中，Cu⁺能自身发生氧化还原反应生成Cu²⁺和Cu．请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu₂O：取少许样品，加入稀硫酸，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu₂O，反之则没有．
（5）在解决了问题（1）后，又有同学提出：Cu₂O与CuO的热稳定性哪个更强？于是他们进行了如下实验：取98g Cu（OH）₂固体，加热到80℃～100℃时，得到黑色固体粉未，继续加热到1000℃以上，黑色粉未全部变成红色粉未A．冷却后称量，A的质量为72g．据此可推得A为Cu₂O，请写出上述过程中发生反应的两个化学方程式Cu（OH）₂=CuO+H₂O、4CuO=2Cu₂O+O₂，由此得到的结论是CuO比Cu₂O的热稳定性差．

Answer 1

分析 （一）（1）实验室用氯化铵和消石灰反应制备氨气，反应生成氯化钙、氨气和水；
（二）（2）氯化铵和消石灰反应生成氨气和水，氨气和CuO反应前应先干燥；
（3）由题意可知生成物为铜、氮气和水，以此书写化学方程式；
（三）（4）根据Cu₂O在酸性条件下不稳定的性质设计实验检验该红色物质中是否含有Cu₂O；
（5）黑色固体粉未，继续加热到1000℃以上，黑色粉未全部变成红色粉未A，可知CuO分解生成Cu₂O，由Cu原子守恒可知，n（Cu（OH）₂）=$\frac{98g}{98g/mol}$=$\frac{72g}{144g/mol}$×2=1mol，即氢氧化铜分解生成CuO和水，CuO分解生成Cu₂O和氧气．

解答 解：（一）（1）实验室用氯化铵和消石灰反应制备氨气，反应的化学方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（二）（1）氯化铵和消石灰反应生成氨气和水，氨气和CuO反应前应先干燥，即：在装置A与B之间增加装有碱石灰的干燥管，
故答案为：在装置A与B之间增加装有碱石灰的干燥管；
（2）CuO变为红色物质，无水CuSO₄变蓝色，同时生成一种无污染的气体，说明生成铜、氮气和水，反应的化学方程式为3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O，
故答案为：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O；
（三）（4）由题中信息可知，Cu₂O是一种碱性氧化物，在酸性溶液中，Cu⁺的稳定性比Cu²⁺差（2Cu⁺=Cu+Cu²⁺），则将Cu₂O加入硫酸中发生：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，可观察到溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu₂O，反之则没有，
故答案为：取少许样品，加入稀硫酸，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu₂O，反之则没有
（5）黑色固体粉未，继续加热到1000℃以上，黑色粉未全部变成红色粉未A，可知CuO分解生成Cu₂O，由Cu原子守恒可知，n（Cu（OH）₂）=$\frac{98g}{98g/mol}$=$\frac{72g}{144g/mol}$×2=1mol，即氢氧化铜分解生成CuO和水，CuO分解生成Cu₂O和氧气，则A为Cu₂O，发生的反应为Cu（OH）₂=CuO+H₂O、4CuO=2Cu₂O+O₂，该实验结论为CuO比Cu₂O的热稳定性差，
故答案为：Cu₂O；Cu（OH）₂=CuO+H₂O、4CuO=2Cu₂O+O₂；CuO比Cu₂O的热稳定性差．

点评 本题考查性质实验方案的设计，为高频考点，涉及氨气的制备及性质、Cu的化合物性质及检验实验设计等，把握物质的性质、实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的综合考查，题目难度中等．