Question

18．納米級(jí)Cu₂O因具有優(yōu)良的催化性能備受關(guān)注．某興趣小組同學(xué)在《培養(yǎng)中學(xué)生基本科學(xué)素養(yǎng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究》課題組老師的帶領(lǐng)下開展了系列研究．
Ⅰ納米級(jí)Cu₂O的用途研究

【查閱資料】在納米級(jí)Cu₂O的催化作用下，氨氣與氧氣在一定溫度下發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：
4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O　　　　　　　　 4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O
工業(yè)上用NO制備硝酸、氮肥等化工產(chǎn)品．
【實(shí)驗(yàn)1】設(shè)計(jì)如圖1實(shí)驗(yàn)裝置，并對(duì)生成物進(jìn)行成分分析根據(jù)氣體成分分析數(shù)據(jù)，同學(xué)們繪制了曲線圖（見圖2），發(fā)現(xiàn)在納米級(jí)Cu₂O的催化作用下，300℃時(shí)以生產(chǎn)氮?dú)鉃橹鳎�若利用后續(xù)處理裝置模擬硝酸的工業(yè)制法，最好將電熱絲的溫度控制在900℃左右．
Ⅱ納米級(jí)Cu₂O的制備研究
【實(shí)驗(yàn)2】利用某些特殊的細(xì)菌，在一定條件下將某巖石中的不溶性硫化銅（CuS）轉(zhuǎn)化為可溶性硫化銅，進(jìn)而制得納米級(jí)Cu₂O，其流程如圖3：
（1）在該實(shí)驗(yàn)步驟②中采取的主要操作為加熱濃縮．
（2）在加熱條件下，用液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂生成Cu₂O、N₂和H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為N₂H₄+4Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O．
（3）經(jīng)測(cè)定該巖石由硫化銅（CuS）和其他不含銅元素的物質(zhì)組成．現(xiàn)用1000g該巖石制得21.6g純氧化亞銅（Cu₂O），若制得氧化亞銅（Cu₂O）的過程中，不考慮銅元素的損耗，通過計(jì)算確定該巖石中硫化銅（CuS）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.84%．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)1】根據(jù)圖象數(shù)據(jù)分析；
【實(shí)驗(yàn)2】（1）根據(jù)將稀溶液轉(zhuǎn)化濃溶液的方法來分析；
（2）根據(jù)反應(yīng)物生成物及寫方程式原則書寫；
（3）根據(jù)氧化亞銅的化學(xué)式可求出銅元素的質(zhì)量，根據(jù)元素質(zhì)量守恒可求出CuS中銅元素的質(zhì)量，從而求出CuS的質(zhì)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)1】由圖曲線可以看出，在300℃時(shí)氮?dú)獗萅O產(chǎn)量高，以氮?dú)鉃橹鳎�若利用后續(xù)處理裝置模擬硝酸的工業(yè)制法，生成物中應(yīng)以NO為主，因此最好將電熱絲的溫度控制在900℃左右．故填：氮?dú)猓?00；
【實(shí)驗(yàn)2】（1）步驟②是將硫酸銅的稀溶液轉(zhuǎn)化為濃溶液，是加熱濃縮的過程，故填：加熱濃縮；
（2）反應(yīng)物是液態(tài)肼（N₂H₄）和Cu（OH）₂；生成物是Cu₂O、N₂和H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為N₂H₄+4Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；故填：N₂H₄+4Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；
（3）Cu₂O中銅元素質(zhì)量為21.6g×$\frac{128}{144}×100%$=19.2g；制得氧化亞銅（Cu₂O）的過程中，銅元素的總損耗為25%，所以CuS中銅元素質(zhì)量為$\frac{19.2g}{1-25%}$=25.6g，因此CuS的質(zhì)量為$\frac{25.6g}{\frac{64}{96}×100%}$=38.4g，故該巖石中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{38.4g}{1000g}×100%$=3.84%．
故填：3.84%．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道實(shí)驗(yàn)信息題，閱讀量較大，但題目設(shè)計(jì)不難，關(guān)鍵是細(xì)心耐心的讀完題意才能較好答題．