Question

（9分）实验室用氨气还原氧化铜的方法测定铜的近似相对原子质量,反应的化学方程式为: 2NH₃+3CuON₂+3Cu+3H₂O
试回答:(1)如果选用测定反应物CuO和生成物H2O的质量[m(CuO)、m(H₂O)]时，请用下列仪器设计一个简单的实验方案。

①仪器连接的顺序(用字母编号表示,仪器可重复使用)     ；d中浓硫酸的作用是         ，      ；实验完毕时观察到a中的现象是          ；
②列出计算Cu的相对原子质量的表达式           ；
③下列情况将使测定结果偏大的是      。(以下选择填空不限1个正确答案，均用字母编号填写)
(a)CuO未全部还原为Cu           (b)CuO受潮              (c)CuO中混有Cu
(2)如果仍采用上述仪器装置,其他方案可选用测定的物理量有  
(a)m(Cu)和m(CuO)     (b)m(N₂)和m(H₂O)       (c)m(Cu)和m(H₂O)     (d)m(NH₃)和m(H₂O)

Answer 1

(1)①b c a c d 吸收未反应的氨   防止空气中水分进入   固体由黑色转变为红色 ② ③a、c   (2)a、c

根据本题的意图是需要测定反应物氧化铜和生成物水的质量，从而利用氨和加热条件下的氧化铜在化学反应中的关系求出铜的相对原子质量。氧化铜的质量可直接从所取的药品称量中得知，测反应生成的水的质量时，应考虑制得的氨气中混有的水蒸气对测量有干扰作用，应予以排除，反应后的气体中必然夹杂着未反应完的氨气，吸收水蒸气时也要考虑不能用浓硫酸作吸收剂，否则会同时吸入水蒸气和氨气，造成测量数据偏大。
（1）①NH₄Cl和Ca(OH)₂反应可生成NH₃，经碱石灰干燥后（不能用浓H₂SO₄干燥），因为浓H₂SO₄要吸收NH₃）把NH₃通入a装置发生主体反应，将反应后生成的水蒸气用C吸收（不能用浓H₂SO₄吸收），因为还有未反应的NH₃也可被浓H₂SO₄吸收，这样测量水的质量就偏大，多余的NH₃用浓H₂SO₄吸收，同时也防止空气中的水蒸气进入第二个C装置中。
②2NH₃+3CuO=N₂+3Cu+3H₂O（设铜的相对原子质量为x）
3(x+16)        3×18
m(CuO)       m(H₂O)   x="18" m(CuO)/ m(H₂O)-16
或考虑计算铜的相对原子质量的思路是：
n(CuO)=m(H₂O)/18  M(CuO)=m(CuO)/n(H₂O)=18m(CuO)/m(H₂O)  M(Cu)=M(CuO)-16如果测量反应前后硬质玻璃管的质量，则可测出反应生成的铜的质量，从测得的氧化铜的质量可计算铜的相对原子质量为：
M(Cu)=m(Cu)/n(CuO)=18m(Cu)/m(H₂O)。
从测得的生成的水的质量，也可计算铜的相对原子质量为：
M(Cu)=m(Cu)/n(H₂O)=18m(Cu)/m(H₂O)。
③要使测定结果偏大，则m(H₂O)m要偏小，其中（a）导致m(H₂O)偏小 （b）导致m(H₂O)偏大  （c）相当于m(H₂O)偏小。故选a、c。
（2）由于气体的质量难于测量，也难于收集，所以（b）（d）是不可选用的。