Question

为探究气体X的组成，某兴趣小组进行图所示实验（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，测量并记录相关数据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，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】

⑴B装置中氧化钙吸水的原理为                               （用化学方程式表示）。

⑵实验过程中，当观察到                               ，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                                。

⑶分析实验测量的数据，生成水的质量为          g，氧化铜中氧元素的质量为      g。由此推知，气体X中一定          （填“有”或 “没有”）氧元素。

⑷通过计算推导出气体X的化学式。

Answer 1

【答案】（1）CaO+H₂O=Ca(OH)₂

（2）量气管内液面不再下降    防止灼热的铜被氧化

（3）0.54    0.48    没有

（4）解：设气体X的化学式为N_mH_n。

氮元素的质量／氢元素的质量=14m／n=(1.15g·L^-1×0.2435L)／(0.54g－0.48g)

m／n=1／3

答：气体X的化学式为NH₃。

【解析】（1）氧化钙吸水的原理为CaO+H₂O=Ca(OH)₂；⑵加热条件下，气体X能与氧化铜反应生成氮气，氧化铜反应完全后不再产生氮气，量气管中的液面就不会再下降；高温下的铜容易和氧气发生氧化反应产生氧化铜，所以要继续通入气体X至玻璃管冷；⑶B装置增加的质量即为产生水的质量，A装置减少的质量即为氧化铜中氧元素的质量，通过计算可知水中氧元素的质量与氧化铜中氧元素的质量相等，根据反应前后元素的质量不变可得出气体X中不含有氧元素；（4）根据反应前后元素的质量不变，反应后生成氮气的质量和水中氢元素的质量与气体X中氮元素和氢元素的质量相等，然后依据化合物元素的质量之比等于元素的相对原子质量乘以个数之比，列式即可解答。