Question

3．碱式氯化镁（MgOHCl）常用于塑料添加剂，工业上制备方法较多，其中利用氢氧化镁热分解氯化铵制氨气并得到碱式氯化镁的工艺属于我国首创．某科研小组同学根据该原理设计了如图实验装置来制备碱式氯化镁并探究氨的催化氧化反应，其中CuO的质量为8.0g．

请回答下列问题：
（1）装置A中发生反应生成碱式氯化镁的化学方程式为Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O．
（2）反应过程中持续通入N₂的作用有两点：一是使装置A中产生的氨气完全导出，二是防止倒吸．
（3）一段时间后，你认为装置F中可观察到什么现象？生成红棕色气体．
（4）用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=2NO↑+3Cu²⁺+4H₂O．
（5）反应完毕，装置C中的氧化铜完全反应，由黑色变为红色，称其质量为6.8g，且生成的气体可直接排放到大气中，则红色固体是Cu和Cu₂O，该反应中电子转移的物质的量为0.15mol．
（6）请你设计一个实验方案，证明装置C中完全反应后的红色固体中含氧化亚铜．
已知：①Cu₂O+H⁺=Cu²⁺+Cu    ②限选试剂：2mol/LH₂SO₄溶液、12mol/LH₂SO₄溶液、2mol/LHNO₃溶液、10mol/LHNO₃溶液

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取装置C中反应后的少许固体于试管中	\
步骤2：向试管中加入2mol/LH2SO4溶液	液中出现蓝色，说明红色固体中含有Cu2O

Answer 1

分析 A中反应得到MgOHCl，还生成NH₃与H₂O，碱石灰干燥氨气，C中氨气与氧化铜反应会得到氮气与水，D最过氧化钠水反应生成氧气，D中氨气与氧气发生催化氧化，F中NO与氧气反应得到二氧化氮，G中二氧化氮溶解得到硝酸，硝酸与Cu反应．
（1）氢氧化镁与氯化铵再加热条件下反应生成MgOHCl、NH₃与H₂O；
（2）G中二氧化氮、氨气溶解会导致倒吸可能，通入氮气好可以防止倒吸；
（3）F中NO与氧气反应生成二氧化氮；
（4）Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜，溶液变蓝色；
（5）红色物质为Cu或Cu₂O或二者混合物，固体质量减少质量为减少的氧元素质量，再计算CuO中氧元素质量，可以判断红色固体的组成，根据Cu元素守恒、红色固体总质量计算组成物质的量，进而计算转移电子；
（6）Cu能与浓硫酸反应，应用稀H₂SO₄溶液溶解，溶液中出现蓝色，说明红色固体中含有Cu₂O．

解答 解：A中反应得到MgOHCl，还生成NH₃与H₂O，碱石灰干燥氨气，C中氨气与氧化铜反应会得到氮气与水，D最过氧化钠水反应生成氧气，D中氨气与氧气发生催化氧化，F中NO与氧气反应得到二氧化氮，G中二氧化氮溶解得到硝酸，硝酸与Cu反应．
（1）氢氧化镁与氯化铵再加热条件下反应生成MgOHCl、NH₃与H₂O，反应方程式为：Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O，
故答案为：Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O；
（2）G中二氧化氮、氨气溶解会导致倒吸可能，通入氮气好可以防止倒吸，
故答案为：防止倒吸；
（3）F中NO与氧气反应生成红棕色的二氧化氮气体，
故答案为：生成红棕色气体；
（4）Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜，溶液变蓝色，反应离子方程式为：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=2NO↑+3Cu²⁺+4H₂O，
故答案为：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=2NO↑+3Cu²⁺+4H₂O；
（5）红色物质为Cu或Cu₂O或二者混合物，固体质量减少质量为减少的氧元素质量，则减少的氧元素质量为8g-6.8g=1.2g，而CuO中氧元素质量为8.0g×$\frac{16}{80}$=1.6g＞1.2g，故红色固体为Cu、Cu₂O混合物，设二者物质的量分别为xmol、ymol，则：$\left\{\begin{array}{l}{x+2y=\frac{8}{80}}\\{64x+144y=6.8}\end{array}\right.$，解得x=0.05，y=0.025，则转移电子为0.05mol×2+0.025mol×2=0.15mol，
故答案为：Cu和Cu₂O；0.15；
（6）Cu能与浓硫酸反应，Cu₂O能与稀酸反应得到Cu²⁺，用稀H₂SO₄溶液溶解，溶液中出现蓝色，说明红色固体中含有Cu₂O，
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取装置C中反应后的少许固体于试管中	\
步骤2：向试管中加入2mol/LH2SO4溶液	液中出现蓝色，说明红色固体中含有Cu2O

．

点评 本题考查物质的制备及性质探究实验，关键是理解各装置作用，熟练掌握元素化合物性质，（5）中注意利用氧元素质量变化判断固体组成，也可以利用Cu元素质量确定，（6）中充分利用题目信息进行实验设计，难度中等．