Question

13．科学研究表明，氨气在常压下就可以液化为液氨，液氨可用作汽车的清洁燃料，其燃烧时的主要反应为：4NH₃+3O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2N₂+6H₂O；还能还原氧化铜，同时产生水和一种气体单质．如图是某同学制取氨气并测定氧化铜样品（杂质无挥发性、不溶于水且不参加反应）中氧化铜的质量分数的实验．（N₂的密度可以查阅资料）

检查装置气密性后，称量mg样品放入质量为m₁g的玻璃管中，连接A、B、C
①打开活塞，缓缓加入一定量的浓氨水，一段时间后连接D；
②点燃酒精灯，待充分反应后，停止加热，继续通入氨气；
③冷却后，关闭a并称量剩余固体及玻璃管的质量为m₂g．
试回答：
（1）装置A中的生石灰还可以用以下试剂b（填序号）来代替．
a．浓硫酸b．烧碱固体
（2）装置D的作用是吸收氨气和水蒸气．
（3）装置C中发生的化学反应方程式为2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O．
（4）甲同学认为根据玻璃管在反应前后的质量差可求出氧化铜样品中氧化铜的质量分数为$\frac{5（m+{m}_{1}-{m}_{2}）}{m}$×100%．
（5）通过该装置能否测出氨气分子中氮、氢原子的个数比能（选填“能”或“不能”），原因是可以通过C或D装置前后差量，再利用元素守恒可以得出参加反应的氢元素的质量，E前后差量可利用密度算出参加反应的氮元素的质量，则可得出氮氢个数比．

Answer 1

分析 （1）根据生石灰与水反应生成氢氧化钙，放出大量的热，进行分析解答．
（2）装置D中的药品是浓硫酸，具有吸水性，能与氨气反应；
（3）C中氨气与氧化铜反应生成铜、水，由质量守恒定律，同时还生成氮气，写出反应的化学方程式即可．
（4）氨气与氧化铜反应生成铜、水和水，由反应的化学方程式，氧化铜减少的质量即为氧化铜中氧元素的质量，进行分析解答．
（5）通过元素守恒计算装置前后差量得出氮氢元素的质量进行分析解答．

解答 解：（1）生石灰与水反应生成氢氧化钙，放出大量的热，装置A中生石灰的作用除了减少氨气中溶剂的外，还有的作用是利用生石灰与水放出大量的热，温度升高，使氨气挥发出来．烧碱固体能吸水，且放出大量的热，可以来代替生石灰．浓硫酸能与氨气反应，不能代替；
（2）装置D中的药品是浓硫酸，具有吸水性，能与氨气反应，装置D的作用是吸收氨气和水蒸气．
（3）C中氨气与氧化铜反应生成铜、水，由质量守恒定律，同时还生成氮气，反应的化学方程式为：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O．
（4）氨气与氧化铜反应生成铜、水和水，由反应的化学方程式，氧化铜减少的质量即为氧化铜中氧元素的质量，称量mg样品放入质量为m₁g的玻璃管中，冷却后关闭a并称量剩余固体及玻璃管的质量为m₂g，则氧化铜中氧元素的质量为mg+m₁g-m₂g=（m+m₁-m₂）g，故氧化铜的质量为（m+m₁-m₂）g×$\frac{64+16}{16}$=5（m+m₁-m₂）g．
氧化铜样品中氧化铜的质量分数为 $\frac{5×（m+{m}_{1}-{m}_{2}）g}{mg}$×100%=$\frac{5（m+{m}_{1}-{m}_{2}）}{m}$×100%．
（5）通过该装置能测出氨气分子中氮、氢原子的个数比；理由是：可以通过C或D装置前后差量，再利用元素守恒可以得出参加反应的氢元素的质量，E前后差量可利用密度算出参加反应的氮元素的质量，则可得出氮氢个数比．
故答案为：（1）b；
（2）吸收氨气和水蒸气；
\（3）2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O；
（4）$\frac{5（m+{m}_{1}-{m}_{2}）}{m}$×100%；
（5）能；可以通过C或D装置前后差量，再利用元素守恒可以得出参加反应的氢元素的质量，E前后差量可利用密度算出参加反应的氮元素的质量，则可得出氮氢个数比．

点评 本题有一定难度，明确实验目的与反应原理、氧化钙的化学性质、化学方程式的书写方法、常见气体的性质等是正确解答本题的关键．