Question

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+3CuO=N₂+3Cu+3H₂O，试回答：
（1）如果选用测定反应物CuO和生成物H₂O的质量（mCuO、mH₂O）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

 

．
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

 

．（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） mCu、mCuO   （b） mN₂、mH₂O    （c） mCu、mH₂O    （d ） mNH₃、mH₂O．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：

分析：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；CuO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，影响测定结果，
（1）①按照制取氨气、干燥氨气、氨气与氧化铜加热反应、用浓硫酸测定上次水的质量的顺序连接装置；浓硫酸可以吸收多余的氨气，防止污染大气，还可以防止空气中水蒸气进入装置a，影响测定结果；
②根据反应方程式及水、氧化铜的质量列式找出出Cu的相对原子质量的表达式；
③要使测定结果偏大，则m（H₂O）要偏小，据此对各选项进行判断；
（2）气体的质量难于测量，也难于收集，不能先用（b）（d），可选用（a）（c）．

解答： 解：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；CuO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，所以装置连接顺序为：b c a c d；
故答案为：b c a c d；吸收未反应的氨，防止空气中水分进入；
②设铜的相对原子质量为x，
2NH₃+3CuO=N₂+3Cu+3H₂O
   3（x+16）3×18
   m（CuO）        m（H₂O）  
则：

m(CuO)

m(H2O)

=

3(x+16)

3×18

，
解得：x=

18m(CuO)

m(H2O)

-16，
故答案为：

18m(CuO)

m(H2O)

-16；
③要使测定结果偏大，则m（H₂O）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），
故答案为：（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，可以先用的为（a）mCu、mCuO、（c）mCu、mH₂O，
故答案为：（a）（c）．

点评：本题考查了性质实验方案的设计与评价，题目难度中等，明确实验目的及反应原理为解答关键，试题有利于考查学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力，是一道综合性较强的题目．