Question

18．纳米级Cu₂O因具有优良的催化性能备受关注．某兴趣小组同学在《培养中学生基本科学素养的化学实验教学研究》课题组老师的带领下开展了系列研究．
Ⅰ纳米级Cu₂O的用途研究

【查阅资料】在纳米级Cu₂O的催化作用下，氨气与氧气在一定温度下发生以下化学反应：
4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O　　　　　　　　 4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O
工业上用NO制备硝酸、氮肥等化工产品．
【实验1】设计如图1实验装置，并对生成物进行成分分析根据气体成分分析数据，同学们绘制了曲线图（见图2），发现在纳米级Cu₂O的催化作用下，300℃时以生产氮气为主．若利用后续处理装置模拟硝酸的工业制法，最好将电热丝的温度控制在900℃左右．
Ⅱ纳米级Cu₂O的制备研究
【实验2】利用某些特殊的细菌，在一定条件下将某岩石中的不溶性硫化铜（CuS）转化为可溶性硫化铜，进而制得纳米级Cu₂O，其流程如图3：
（1）在该实验步骤②中采取的主要操作为加热浓缩．
（2）在加热条件下，用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu（OH）₂生成Cu₂O、N₂和H₂O，反应的化学方程式为N₂H₄+4Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O．
（3）经测定该岩石由硫化铜（CuS）和其他不含铜元素的物质组成．现用1000g该岩石制得21.6g纯氧化亚铜（Cu₂O），若制得氧化亚铜（Cu₂O）的过程中，不考虑铜元素的损耗，通过计算确定该岩石中硫化铜（CuS）的质量分数为3.84%．

Answer 1

分析 【实验1】根据图象数据分析；
【实验2】（1）根据将稀溶液转化浓溶液的方法来分析；
（2）根据反应物生成物及写方程式原则书写；
（3）根据氧化亚铜的化学式可求出铜元素的质量，根据元素质量守恒可求出CuS中铜元素的质量，从而求出CuS的质量与质量分数．

解答 解：【实验1】由图曲线可以看出，在300℃时氮气比NO产量高，以氮气为主．若利用后续处理装置模拟硝酸的工业制法，生成物中应以NO为主，因此最好将电热丝的温度控制在900℃左右．故填：氮气；900；
【实验2】（1）步骤②是将硫酸铜的稀溶液转化为浓溶液，是加热浓缩的过程，故填：加热浓缩；
（2）反应物是液态肼（N₂H₄）和Cu（OH）₂；生成物是Cu₂O、N₂和H₂O，反应的化学方程式为N₂H₄+4Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；故填：N₂H₄+4Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；
（3）Cu₂O中铜元素质量为21.6g×$\frac{128}{144}×100%$=19.2g；制得氧化亚铜（Cu₂O）的过程中，铜元素的总损耗为25%，所以CuS中铜元素质量为$\frac{19.2g}{1-25%}$=25.6g，因此CuS的质量为$\frac{25.6g}{\frac{64}{96}×100%}$=38.4g，故该岩石中CuS的质量分数为$\frac{38.4g}{1000g}×100%$=3.84%．
故填：3.84%．

点评 本题是一道实验信息题，阅读量较大，但题目设计不难，关键是细心耐心的读完题意才能较好答题．