Question

3．堿式氯化鎂（MgOHCl）常用于塑料添加劑，工業(yè)上制備方法較多，其中利用氫氧化鎂熱分解氯化銨制氨氣并得到堿式氯化鎂的工藝屬于我國(guó)首創(chuàng)．某科研小組同學(xué)根據(jù)該原理設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)制備堿式氯化鎂并探究氨的催化氧化反應(yīng)，其中CuO的質(zhì)量為8.0g．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）裝置A中發(fā)生反應(yīng)生成堿式氯化鎂的化學(xué)方程式為Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O．
（2）反應(yīng)過(guò)程中持續(xù)通入N₂的作用有兩點(diǎn)：一是使裝置A中產(chǎn)生的氨氣完全導(dǎo)出，二是防止倒吸．
（3）一段時(shí)間后，你認(rèn)為裝置F中可觀察到什么現(xiàn)象？生成紅棕色氣體．
（4）用離子方程式解釋裝置G中溶液變成藍(lán)色的原因：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=2NO↑+3Cu²⁺+4H₂O．
（5）反應(yīng)完畢，裝置C中的氧化銅完全反應(yīng)，由黑色變?yōu)榧t色，稱其質(zhì)量為6.8g，且生成的氣體可直接排放到大氣中，則紅色固體是Cu和Cu₂O，該反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為0.15mol．
（6）請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，證明裝置C中完全反應(yīng)后的紅色固體中含氧化亞銅．
已知：①Cu₂O+H⁺=Cu²⁺+Cu    ②限選試劑：2mol/LH₂SO₄溶液、12mol/LH₂SO₄溶液、2mol/LHNO₃溶液、10mol/LHNO₃溶液

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取裝置C中反應(yīng)后的少許固體于試管中	\
步驟2：向試管中加入2mol/LH2SO4溶液	液中出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明紅色固體中含有Cu2O

Answer 1

分析 A中反應(yīng)得到MgOHCl，還生成NH₃與H₂O，堿石灰干燥氨氣，C中氨氣與氧化銅反應(yīng)會(huì)得到氮?dú)馀c水，D最過(guò)氧化鈉水反應(yīng)生成氧氣，D中氨氣與氧氣發(fā)生催化氧化，F(xiàn)中NO與氧氣反應(yīng)得到二氧化氮，G中二氧化氮溶解得到硝酸，硝酸與Cu反應(yīng)．
（1）氫氧化鎂與氯化銨再加熱條件下反應(yīng)生成MgOHCl、NH₃與H₂O；
（2）G中二氧化氮、氨氣溶解會(huì)導(dǎo)致倒吸可能，通入氮?dú)夂每梢苑乐沟刮��?br />（3）F中NO與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮；
（4）Cu與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，溶液變藍(lán)色；
（5）紅色物質(zhì)為Cu或Cu₂O或二者混合物，固體質(zhì)量減少質(zhì)量為減少的氧元素質(zhì)量，再計(jì)算CuO中氧元素質(zhì)量，可以判斷紅色固體的組成，根據(jù)Cu元素守恒、紅色固體總質(zhì)量計(jì)算組成物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算轉(zhuǎn)移電子；
（6）Cu能與濃硫酸反應(yīng)，應(yīng)用稀H₂SO₄溶液溶解，溶液中出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明紅色固體中含有Cu₂O．

解答 解：A中反應(yīng)得到MgOHCl，還生成NH₃與H₂O，堿石灰干燥氨氣，C中氨氣與氧化銅反應(yīng)會(huì)得到氮?dú)馀c水，D最過(guò)氧化鈉水反應(yīng)生成氧氣，D中氨氣與氧氣發(fā)生催化氧化，F(xiàn)中NO與氧氣反應(yīng)得到二氧化氮，G中二氧化氮溶解得到硝酸，硝酸與Cu反應(yīng)．
（1）氫氧化鎂與氯化銨再加熱條件下反應(yīng)生成MgOHCl、NH₃與H₂O，反應(yīng)方程式為：Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O，
故答案為：Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O；
（2）G中二氧化氮、氨氣溶解會(huì)導(dǎo)致倒吸可能，通入氮?dú)夂每梢苑乐沟刮��?br />故答案為：防止倒吸；
（3）F中NO與氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮?dú)怏w，
故答案為：生成紅棕色氣體；
（4）Cu與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，溶液變藍(lán)色，反應(yīng)離子方程式為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=2NO↑+3Cu²⁺+4H₂O，
故答案為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=2NO↑+3Cu²⁺+4H₂O；
（5）紅色物質(zhì)為Cu或Cu₂O或二者混合物，固體質(zhì)量減少質(zhì)量為減少的氧元素質(zhì)量，則減少的氧元素質(zhì)量為8g-6.8g=1.2g，而CuO中氧元素質(zhì)量為8.0g×$\frac{16}{80}$=1.6g＞1.2g，故紅色固體為Cu、Cu₂O混合物，設(shè)二者物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：$\left\{\begin{array}{l}{x+2y=\frac{8}{80}}\\{64x+144y=6.8}\end{array}\right.$，解得x=0.05，y=0.025，則轉(zhuǎn)移電子為0.05mol×2+0.025mol×2=0.15mol，
故答案為：Cu和Cu₂O；0.15；
（6）Cu能與濃硫酸反應(yīng)，Cu₂O能與稀酸反應(yīng)得到Cu²⁺，用稀H₂SO₄溶液溶解，溶液中出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明紅色固體中含有Cu₂O，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取裝置C中反應(yīng)后的少許固體于試管中	\
步驟2：向試管中加入2mol/LH2SO4溶液	液中出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明紅色固體中含有Cu2O

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點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備及性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵是理解各裝置作用，熟練掌握元素化合物性質(zhì)，（5）中注意利用氧元素質(zhì)量變化判斷固體組成，也可以利用Cu元素質(zhì)量確定，（6）中充分利用題目信息進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，難度中等．