题目内容

氨是一种重要的化工产品,是氮肥工业及制造硝酸的原料.为探究氨气的性质,某研究性学习小组做了以下实验:
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(1)实验室用A图所示实验装置及化学药品(其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物来制取氨气.
①实验室制取氨气的化学方程式为
 

②若用加热碳酸氢铵固体制取纯净的氨气,你认为装置中U型管的作用是
 

(2)在实验中发现E装置中的固体由黑色变为红色,可推测氨气具有
 
性.
(3)某同学查阅资料发现Cu2O粉末也呈红色,因此推测上述红色固体中可能还含有Cu2O.已知①Cu2O是碱性氧化物,在酸性溶液中Cu+不稳定,易转化为Cu和Cu2+:Cu+ 
H+
 Cu+Cu2+.②在空气中高温灼烧时:Cu2O稳定、不分解,而CuO将分解生成Cu2O和O2
现有浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、氢氧化钠溶液及pH试纸,而没有其他试剂,请用最简便的实验方法证明红色固体中是否含有Cu2O.
 
(简述操作方法、现象和结论).
(4)现取该红色固体13.6g在空气中高温灼烧至恒重,发现质量增加了0.8g,试判断该红色固体的组成并求出物质的量.(写出计算过程)
分析:(1)①实验室制取氨气的原理是利用固体氯化铵和氢氧化钙加热反应生成;
②加热碳酸氢铵固体生成氨气、二氧化碳、水蒸气,制取纯净的氨气,需要用U形管中的碱石灰除去二氧化碳和水蒸气;
(2)分析装置图,氨气通过加热的氧化铜,反应现象是黑色变化为红色,证明氧化铜被还原为铜,说明氨气具有还原性;
(3)依据氧化亚铜在酸溶液中发生自身氧化还原反应,生成铜离子和金属铜,设计实验方法验证红色固体中是否含有Cu2O.结合提供的试剂设计验证实验步骤;
(4)在空气中高温灼烧时:Cu2O稳定、不分解,而CuO将分解生成Cu2O和O2,该红色固体13.6g在空气中高温灼烧至恒重,发现质量增加了0.8g,则说明红色固体中的铜灼烧生成氧化亚铜质量增加,依据化学方程式定量关系计算.
解答:解:(1)①实验室制取氨气的原理是利用固体氯化铵和氢氧化钙加热反应生成,反应的化学方程式为:Ca(OH)2+2NH4Cl
 △ 
.
 
 2NH3↑+CaCl2+2H2O,
故答案为:Ca(OH)2+2NH4Cl
 △ 
.
 
 2 NH3↑+CaCl2+2H2O;
②若用加热碳酸氢铵固体制取纯净的氨气,加热碳酸氢铵固体生成氨气、二氧化碳、水蒸气,制取纯净的氨气,需要用U形管中的碱石灰除去二氧化碳和水蒸气,
故答案为:除CO2和H2O;
(2)氨气通过加热的氧化铜,反应现象是黑色变化为红色,证明氧化铜被还原为铜,说明氨气具有还原性,
故答案为:还原性;
(3)氧化亚铜在酸溶液中发生自身氧化还原反应,生成铜离子和金属铜,用最简便的实验方法证明红色固体中是否含有Cu2O,实验设计为:取固体样品少许,溶解于稀硫酸溶液中,若溶液呈蓝色,证明红色固体中含有Cu2O,
故答案为:取固体样品少许,溶解于稀硫酸溶液中,若溶液呈蓝色,证明红色固体中含有Cu2O;
(4)取该红色固体13.6g在空气中高温灼烧至恒重,发现质量增加了0.8g,说明原红色固体中含有铜和氧化亚铜,4Cu+O2=2Cu2O,依据化学方程式计算,质量增加了0.8g为氧元素质量物质的量=
0.8g
16g/mol
=0.05mol,氧气物质的量为0.025mol,4Cu+O2=2Cu2O,反应的铜的物质的量=0.025mol×4=0.1mol,质量为6.4g,所以得到Cu2O质量=13.6g-6.4g=7.2g,物质的量=
7.2g
144g/mol
=0.05mol,
答:该红色固体的组成及物质的量为:Cu2O 0.05 mol,Cu 0.1 mol.
点评:本题考查了实验制备物质的实验过程和反应现象的分析应用,物质检查的方法设计,物质性质和实验基本操作是解题关键,题目难度中等.
练习册系列答案
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氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一.
(1)传统哈伯法合成氨工艺中,N2+3H2
催化剂
高温
 2NH3△H<0
①该反应的平衡常数K的表达式为:K=
=
c2(NH3)
c(N2)?c3(NH3)
=
c2(NH3)
c(N2)?c3(NH3)
.升高温度,K值
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).
②不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1:3 )
压强(Mpa)
氨的平衡含(%)
温度(摄氏度)
0.1 10 20 30 60 100
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
表中数据,
200
200
100
100
MPa时H2的转化率最高,实际工业生产不选用该条件的主要原因是
压强太高,对生产设备要求也高,难以实现,且200℃时反应速率过低
压强太高,对生产设备要求也高,难以实现,且200℃时反应速率过低

③下列关于合成氨说法正确是
C
C

A、使用催化剂可以提高NH3的产率
B、寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C、由于△H<0,△S>0,故合成氨反应一定能自发进行
(2)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法.它既有液氢燃料电池的优点,又克服了液氢不易保存的不足.其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入氨气.其电池反应为4NH3+3O2═2N2+6H2O.写出负极电极反应式
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
,你认为电解质溶液应显
性(填“酸性”、“中性”、“碱性”),其原因是
NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子
NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子

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