Question

3．为探究气体X的组成，某兴趣小组进行如图所示实验（固定装置未画出）．
【资料在线】
①加热条件下，气体X能与氧化铜反应生成铜、水和氮气．
②碱石灰为固体氢氧化钠和氢氧化钙的混合物，不与气体X反应．无水氯化钙可吸收气体X．
③本实验条件下，氮气密度为1.15g•L^-1，装置内空气中的水与二氧化碳对相关数据测定的影响可忽略不计．
【实验步骤】
①连接仪器，并检查装置气密性．
②取一定量氧化铜，准确称得其质量为2.40g．
③按图所示装入药品（其中B、C管中分别装入的是足量碱石灰和足量无水氯化钙），测得相关的量记录在数据Ⅰ（见表）．
④连接A、B、C装置，将气体X缓缓通入一段时间后，连接上D装置，读数后开始加热．当A装置中氧化铜反应完全，停止加热，继续通入气体X至玻璃管冷却后，再次测量并记录相关数据Ⅱ（见表）．
【实验装置】

【相关数据】

测量项目/数据编号	Ⅰ	Ⅱ
玻璃管（含药品）的质量/g	52.40	51.92
B装置（含药品）的质量/g	102.00	102.54
氮气的体积/mL	/	243.5

回答问题：
（1）B中装置中氧化钙吸水的原理为CaO+H₂O═Ca（OH）₂（用化学方程式表示）；
（2）实验过程中，当观察到黑色固体全部变红，说明氧化铜已反应完全，停止加热，继续通入气体X至玻璃管冷却的目的是防止生成的铜被氧化；
（3）分析实验测量的数据，生成水的质量为0.54g，氧化铜中氧元素的质量为0.48g．由此推知，气体X中一定没有（填“有”或“没有”）氧元素．
④读取量气管中氮气体积之前需要调节量气管和水准管液面相平，通过计算推导出气体X的化学式为NH₃．

Answer 1

分析 （1）氧化钙能和水反应生成氢氧化钙；
（2）高温条件下，铜能被氧气氧化；
（3）根据表中提供的数据可以计算生成水的质量和氧化铜中氧元素的质量；
④通过计算推导出气体X的化学式．

解答 解：（1）B中装置中氧化钙能和水反应生成氢氧化钙，反应的化学方程式为：CaO+H₂O═Ca（OH）₂．
故填：CaO+H₂O═Ca（OH）₂．
（2）实验过程中，当观察到黑色固体全部变红，说明氧化铜已反应完全，停止加热，继续通入气体X至玻璃管冷却的目的是防止生成的铜被氧化．
故填：黑色固体全部变红；防止生成的铜被氧化．
（3）分析实验测量的数据，生成水的质量为：102.54g-102.00g=0.54g；
氧化铜中氧元素的质量为：52.40g-51.92g=0.48g；
水中氧元素质量为：0.54g×$\frac{16}{18}$×100%=0.48g，
因为氧化铜中的氧元素质量和生成的水中氧元素质量相等，由此推知，气体X中一定没有氧元素．
故填：0.54；0.48；没有．
④读取量气管中氮气体积之前需要调节量气管和水准管液面相平；
X中氢元素的质量为：0.54g-0.48g=0.06g，
X中氮元素质量为：1.15g•L^-1×243.5mL×10^-3=0.28g，
气体X中氮原子和氢原子的个数比为：$\frac{0.28g}{14}$：$\frac{0.06g}{1}$=1：3，
X的化学式为NH₃．
故填：调节量气管和水准管液面相平；NH₃．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．