Question

6．碱式氯化镁（ MgOHCl）常用于塑料添加剂，工业上制备方法较多，其中利用氢氧化镁和氯化铵混合加热生成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部分化学性质，其中CuO的质量为8.0g．

（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）D装置中 Na₂O₂的作用是与水反应为探究氨的催化氧化提供O₂．
（3）一段时间后，装置 F中可观察到的现象是生成红棕色气体．
（4）反应完毕，装置C中的8.0g 氧化铜完全反应，由黑色变为红色，称得残余固体的质量为6.8g，且生成的气体可直接排放到大气中，写出该反应的化学方程式4CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+Cu₂O+N₂+3H₂O；该反应中电子转移的物质的量为0.15  mol．
（5）反应完毕，测得装置G中Cu片和稀硫酸均有剩余，则反应后装置G中还含有的主要溶质是硫酸铜  （填名称）．
（6）实验室常用NaOH溶液吸收多余的氮氧化物（NO_x）：NO+NO₂+2NaOH-----2NaNO₂+H₂O．设计实验验证产物NaNO₂ 既有氧化性又有还原性．限选试剂：稀硫酸、KI淀粉溶液、双氧水、酸性 KMnO₄溶液
①取适量NaNO₂ 溶液，加人稀硫酸、KI-淀粉溶液，观察到溶液变成蓝色，证明其具有氧化性．
②设计实验证明NaNO₂ 有还原性．

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中过氧化钠水反应生成氧气，E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，据此书写方程式；
（2）D中过氧化钠水反应生成氧气，为E中氨气与氧气反应提供氧气；
（3）二氧化氮为红棕色气体，F中NO与氧气反应生成二氧化氮；
（4）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，红色物质为Cu或Cu₂O或二者混合物，根据原子守恒和得失电子守恒书写方程式，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；
（5）G中二氧化氮溶解得到硝酸，硝酸与Cu反应，稀硫酸有剩余，根据原子守恒可知反应后装置G中还含有的主要溶质是硫酸铜；
（6）①说明 NO₂^-有氧化性，则N元素的化合价降低，在酸性条件下，与还原剂KI反应即可；
②说明 NO₂^-有还原性，则N元素的化合价升高，与氧化剂KMnO₄反应即可．

解答 解：（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）E中氨气与氧气发生催化氧化，需反应物氧气，D中过氧化钠水反应2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，生成氧气，为探究氨的催化氧化提供O₂，
故答案为：与水反应为探究氨的催化氧化提供O₂；
（3）F中NO与氧气反应生成红棕色的二氧化氮气体，所以一段时间后，装置 F中观察到的现象为生成红棕色气体，
故答案为：生成红棕色气体；
（4）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，生成的气体可直接排放到大气中，为氮气，所以反应方程式为：4CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+Cu₂O+N₂+3H₂O，设Cu、Cu₂O二者物质的量分别为xmol、ymol，则：x+2y=$\frac{8}{80}$（铜元素守恒），64x+144y=6.8（质量守恒）解得x=0.05mol，y=0.025mol，则转移电子为0.05mol×2+0.025mol×2=0.15mol，
故答案为：4CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+Cu₂O+N₂+3H₂O；0.15；
（5）铜在硫酸中不溶解，但在硝酸中溶解，G中二氧化氮溶解得到硝酸，硝酸与Cu反应，因稀硫酸有剩余，根据原子守恒可知反应后装置G中还含有的主要溶质是硫酸铜，
故答案为：硫酸铜；
（6）①碘单质与淀粉作用显示蓝色，说明 NO₂^-有氧化性，则N元素的化合价降低，在酸性条件下，与还原剂KI反应，所以选择的试剂为KI-淀粉溶液、稀硫酸，观察到现象溶液变蓝，证明其具有氧化性，故答案为：KI-淀粉溶液；
②说明 NO₂^-有还原性，则N元素的化合价升高，与氧化剂KMnO₄反应，验证方法为：取适量NaNO₂溶液，滴加少许酸性KMnO₄溶液，观察到溶液褪色，证明其具有还原性，故答案为：取适量NaNO₂溶液，滴入几滴酸性KMnO₄溶液，观察到溶液褪色，证明其具有还原性．

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，（4）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，题目难度中等．