Question

下图中实验装置可用来测定含两种元素的某种气体X的化学式。

在注射器A中装有240 mL气体X，慢慢通过不含空气并盛有红热的氧化铜的玻璃管B，使之完全反应，得到下面的实验结果：

实验前B管重20.32 g，实验后B管重20.00 g，B管中的黑色粉末变为红色粉末。在C管中收集的无色液体是水；在注射器D中收集的气体是N₂。试完成下列问题：

（1）X气体是由____________和____________元素组成的。

（2）若240 mL X气体完全反应，收集到N₂的体积为240 mL。根据实验时温度和压强计算1 mol X气体的体积是24000 mL，则X的化学式为________________。

（3）写出B中发生反应的化学方程式（X在该条件下不发生分解反应）______________。

Answer 1

（1）H  N  （2）N₂H₄

（3）

解析：（1）根据题意，可写出气体X与CuO反应的关系式：

X+CuOCu+H₂O+N₂

由此不难推知，气体X中必含有H、N两种元素，且X是由这两种元素组成的气体。

（2）依据题给实验条件，参加反应的240 mL气体X的物质的量==0.01 mol，生成的N₂的物质的量==0.01 mol。由原子守恒知，生成H₂O的物质的量==0.02 mol。故1 mol气体X中含N原子的物质的量==2 mol，H原子的物质的量==4 mol，所以X的化学式为N₂H₄。

（3）因X的化学式已求出，将其代入（1）的反应关系式并配平：

N₂H₄+2CuON₂+2H₂O+2Cu。