Question

14．甲、乙、丙三种化合物均由氢、氮、氧、铜四种元素中两种元素组成．常温下，甲是一种含氮质量分数为87.5%的液态化合物，相对分子质量与空气中某种主要成份的相对分子质量相同；乙和丙是铜的两种常见氧化物，乙是新制的氢氧化铜与乙醛反应的还原产物．试回答下列问题：
（1）甲的结构式．
（2）甲和丙反应的产物中含有乙和一种气态单质，写出其化学方程式N₂H₄+4CuO=2Cu₂O+N₂↑+2H₂O．
（3）向乙固体中加入过量硫酸酸化的硫酸铁溶液，乙固体完全溶解，得到透明溶液．
①写出其离子方程式Cu₂O+2Fe³⁺+2H⁺=2Cu²⁺+2Fe²⁺+H₂O．
②若所得溶液阳离子浓度均约为0.1mol•L^-1，再向所得混合液中加丙，最先得到Fe（OH）₃沉淀（不同浓度的金属离子开始和完全以氢氧化物沉淀的pH如图）．

③向上述混合液加入有机萃取剂（RH）发生反应：2RH（有机相）+Cu²⁺（水相）?R₂Cu（有机相）+2H⁺（水相），已知其它阳离子与该有机物不能发生反应，也不相溶．试设计实验验证有机相中含有铜元素取有机层，加入盐酸或稀硫酸，振荡后水层呈蓝色，则证明有机相中含有铜元素．

Answer 1

分析 甲、乙、丙三种化合物均由氢、氮、氧、铜四种元素中两种元素组成．常温下，甲是一种含氮质量分数为87.5%的液态化合物，相对分子质量与空气中某种主要成份的相对分子质量相同，而空气的主要成分为氧气和氮气，如为氮气，则相对分子质量为28，没有符合物质，如为氧气，则相对分子质量为32，则该化合物含N的质量为32×87.5%=28，则甲含有N、H两种元素，分子式为N₂H₄，乙和丙是铜的两种常见氧化物，乙是新制的氢氧化铜与乙醛反应的还原产物，则乙为Cu₂O，丙为CuO．

解答 解：甲、乙、丙三种化合物均由氢、氮、氧、铜四种元素中两种元素组成．常温下，甲是一种含氮质量分数为87.5%的液态化合物，相对分子质量与空气中某种主要成份的相对分子质量相同，而空气的主要成分为氧气和氮气，如为氮气，则相对分子质量为28，没有符合物质，如为氧气，则相对分子质量为32，则该化合物含N的质量为32×87.5%=28，则甲含有N、H两种元素，分子式为N₂H₄，乙和丙是铜的两种常见氧化物，乙是新制的氢氧化铜与乙醛反应的还原产物，则乙为Cu₂O，丙为CuO．
（1）甲为N₂H₄，结构式为，故答案为：；
（2）甲和丙反应的产物中含有乙和一种气态单质，该气体单质为氮气，反应的方程式为：N₂H₄+4CuO=2Cu₂O+N₂↑+2H₂O，故答案为：N₂H₄+4CuO=2Cu₂O+N₂↑+2H₂O；
（3）向Cu₂O固体中加入过量硫酸酸化的硫酸铁溶液，Cu₂O固体完全溶解，得到透明溶液，应生成硫酸铜和硫酸亚铁，
①反应的离子方程式为：Cu₂O+2Fe³⁺+2H⁺=2Cu²⁺+2Fe²⁺+H₂O，故答案为：Cu₂O+2Fe³⁺+2H⁺=2Cu²⁺+2Fe²⁺+H₂O；
②反应后硫酸铁过量，由图象可知Fe³⁺完全沉淀时所需pH较小，则加入CuO消耗氢离子时，溶液pH不断增大，首先析出的沉淀是Fe（OH）₃，故答案为：Fe（OH）₃；
③由可逆反应2RH（有机相）+Cu²⁺（水相）?R₂Cu（有机相）+2H⁺（水相）可知，可在有机相中加入盐酸或稀硫酸，则平衡向逆向移动，如溶液变成蓝色，可说明有机相中含有Cu²⁺，
故答案为：取有机层，加入盐酸或稀硫酸，振荡后水层呈蓝色，则证明有机相中含有铜元素．

点评 本题考查较为综合，涉及无机物的推断、物质的检验和鉴别等知识，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握题给信息，难度中等．