Question

Ⅰ．氨是一种重要的化工原料，某学习小组欲制取氨气并探究其性质．

请回答：
（1）实验室制取氨气的化学方程式是______．
（2）①如图1是进行氨气喷泉实验的装置，引发喷泉的操作步骤是______．
②氨气使烧杯中溶液由无色变为红色，其原因是（用电离方程式 表示）______．
（3）该小组同学设计了图2所示的实验装置（部分夹持仪器未画出），探究氨气的还原性并检验产物．
①实验现象为：黑色CuO变为红色；白色无水CuSO₄粉末变为蓝色；同时生成一种无色气体，该气体无污染．请写出氨气与CuO反应的化学方程式______．
②碱石灰的作用是______．
③整套装置在方框处应添加一种装置后，此实验设计才较完善，请在方框中补画出E装置图（要求 注明装置中所加试剂名称）______．
Ⅱ.3.2g Cu与30mL，8mol/L过量HNO₃反应，硝酸的还原产物为NO，NO₂，反应后溶液中所含H⁺为a mol，则：①此时溶液中所含的NO₃^-为______mol．
②所生成的NO在标准状况下体积为______ L．（以上结果均用含a的代数式表示）
Ⅲ．某黑色固体甲可能含有氧化铜、硫化铜、硫化亚铜，以及被掩蔽的氧化亚铜．
查阅资料知道：
①氧化亚铜在酸性环境下会发生自身氧化还原反应生成Cu²⁺和铜单质，在氧气流中煅烧，可以转化为氧化铜．
②硫化铜和硫化亚铜常温下都不溶于稀盐酸．在氧气流中煅烧，硫化铜和硫化亚铜都转化为氧化铜和二氧化硫．为了研究甲的成分，该小组同学在收集到足够量的固体甲后，进行了如图3所示的实验：
（1）③中在煅烧过程中一定发生的反应的化学方程式为______．
（2）关于固体甲的成分的判断中，下列说法正确的是______
A．固体甲中，CuS和Cu₂S不能同时存在；
B．固体甲中，CuO和Cu₂O至少有一种；
C．固体甲中若没有Cu₂O，则一定有Cu₂S；
D．固体甲中若存在Cu₂O，也可能有Cu₂S．

Answer 1

解：Ⅰ．（1）在加热条件下，氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂ CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）①NH₃极易溶解于水，1体积水溶解700体积氨气，打开止水夹挤出胶头滴管中的水，然后打开止水夹K，由于氨气迅速溶解在挤出胶头滴管中的水，导致烧瓶内气体压强迅速减小，导致溶液进入烧瓶产生喷泉现象，
故答案为：轻轻挤压滴管，使少量水加入烧瓶，然后打开止水夹K；
②氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出铵根离子和氢氧根离子，氢氧根离导致溶液呈碱性，酚酞试液遇碱变红色，
故答案为：NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-；
（3）①黑色CuO变为红色，红色是铜，所以生成物是铜；白色无水CuSO₄粉末变为蓝色生成五水合硫酸铜，说明生成物含有水；同时生成一种无色气体，该气体无污染，所以该气体是氮气，
故答案为：3CuO+2NH₃ 3Cu+N₂+3H₂O；
②碱石灰是干燥剂，能吸收水蒸气，防止干扰产物水的测定，故答案为：吸收氨气中混有的水蒸气，防止干扰产物水的测定；
③氨气是刺激性气体，所以不能排入空气，应有尾气处理装置，氨气极易溶于水，故答案为：连接一个吸收氨气装置，如图所示：；
Ⅱ．
①3.2gCu的物质的量，n（Cu）=3.2g÷64g/mol=0.05mol，
Cu（NO₃）₂ =Cu²⁺+2NO₃^-，HNO₃═H⁺+NO₃^-
0.05mol 0.1mol amol amol
则此时溶液中含有NO₃^-的物质的量为（0.1+a ）mol；
②浓硝酸与铜反应生成NO₂，随着反应的进行，硝酸的浓度逐渐降低，则生成NO．反应后溶液中硝酸过量，n（NO₃^-）=0.1+amol，30mL，8mol/L过量HNO₃反应，n（HNO₃）=0.24mol，设混合气体中NO为xmol，NO₂为ymol，
由N元素守恒可知，x+y=0.24-（0.1+a），根据电子守恒可得：3x+y=2×0.05
解之得：x=（0.02-0.5a）mol，
故答案为：（0.02-0.5a）×22.4L；
Ⅲ．
（1）③根据反应判断：Cu+O₂CuO 增重；Cu₂S+2O₂2CuO+2SO₂ 不变；2CuS+3O₂2CuO+2SO₂ 减重，则一定存2CuS+3O₂2CuO+2SO₂，故答案为：2CuS+3O₂2CuO+2SO₂；
（2）固体甲加入稀盐酸后，得到的蓝色溶液，说明固体甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一种．
因题给“固体乙称取2.00g，氧气流中煅烧、冷却称量至恒重，得固体丙1.84g”，即实际变轻了，说明必有CuS，还要有其它物质．讨论：①若有Cu₂O，Cu₂S可有可无；②若无Cu₂O，必有Cu₂S．经以上分析，对于固体甲的成分的判断中，正确的是BCD；故答案为：BCD；
分析：Ⅰ．（1）实验室用氯化铵和氢氧化钙加热制取氨气；
（2）①氨气是极易溶于水的气体，氨气溶于水后，烧瓶内压强减少，产生压强差，导致溶液进入烧瓶；
②氨气易溶于水生成一水合氨，一水合氨氨是弱电解质，电离出氢氧根离子；
（3）①根据实验现象判断生成物；
②碱石灰是干燥剂；
③根据氨气的性质分析判断，防止污染空气；
Ⅱ．①铜与过量硝酸反应，反应后溶液中的溶质是硝酸和硝酸铜，根据硝酸中NO₃^-和H⁺、硝酸铜中NO₃^-和Cu²⁺的关系式求解；
②根据电子守恒和氮元素守恒求解；
Ⅲ．（1）③根据物质的性质和质量变化的角度知反应；
（2）固体甲加入稀盐酸后，得到的蓝色溶液，说明固体甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一种．
分析反应：Cu+O₂CuO 增重；Cu₂S+2O₂2CuO+2SO₂ 不变；2CuS+3O₂2CuO+2SO₂ 减重，因题给“固体乙称取2.00g，氧气流中煅烧、冷却称量至恒重，得固体丙1.84g”，即实际变轻了，说明必有CuS，还有其它物质．
点评：本题考查了氨气的性质和制取，考查了氧化还原反应的计算，考查了铜和硫的性质，难度较大，综合性强，解题需根据题中实验设计的信息，了解工作原理．考查氧化还原反应的计算，注意从质量守恒、电荷守恒的角度解答该题．