Question

15．某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了氨的性質(zhì)后討論：運(yùn)用類比的思想，既然氨氣具有還原性，氨氣能否象H₂那樣還原CuO呢？他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制取氨氣并探究上述問(wèn)題．請(qǐng)你參與該小組的活動(dòng)并完成下列研究：
（一）制取氨氣
（1）實(shí)驗(yàn)室用裝置A可快速制取氨氣，寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（二）實(shí)驗(yàn)探究
該小組成員設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究氨氣還原性及其產(chǎn)物，實(shí)驗(yàn)裝置（夾持及尾氣處理裝置未畫(huà)出）圖如圖：

（2）該裝置在設(shè)計(jì)上有一定的缺陷，為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，你對(duì)該裝置的改進(jìn)措施是在裝置A與B之間增加裝有堿石灰的干燥管．
（3）利用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察到CuO變?yōu)榧t色物質(zhì)，無(wú)水CuSO₄變藍(lán)，同時(shí)生成一種無(wú)污染的氣體．請(qǐng)寫(xiě)出NH₃與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O．
（三）問(wèn)題討論
（4）有同學(xué)認(rèn)為：NH₃與CuO反應(yīng)生成的紅色物質(zhì)中可能含有Cu₂O．已知Cu₂O是紅色粉末，在酸性溶液中，Cu⁺能自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cu²⁺和Cu．請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)該紅色物質(zhì)中是否含有Cu₂O：取少許樣品，加入稀硫酸，若溶液出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明紅色物質(zhì)中含有Cu₂O，反之則沒(méi)有．
（5）在解決了問(wèn)題（1）后，又有同學(xué)提出：Cu₂O與CuO的熱穩(wěn)定性哪個(gè)更強(qiáng)？于是他們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：取98g Cu（OH）₂固體，加熱到80℃～100℃時(shí)，得到黑色固體粉未，繼續(xù)加熱到1000℃以上，黑色粉未全部變成紅色粉未A．冷卻后稱量，A的質(zhì)量為72g．據(jù)此可推得A為Cu₂O，請(qǐng)寫(xiě)出上述過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的兩個(gè)化學(xué)方程式Cu（OH）₂=CuO+H₂O、4CuO=2Cu₂O+O₂，由此得到的結(jié)論是CuO比Cu₂O的熱穩(wěn)定性差．

Answer 1

分析 （一）（1）實(shí)驗(yàn)室用氯化銨和消石灰反應(yīng)制備氨氣，反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣和水；
（二）（2）氯化銨和消石灰反應(yīng)生成氨氣和水，氨氣和CuO反應(yīng)前應(yīng)先干燥；
（3）由題意可知生成物為銅、氮?dú)夂退�，以此�?shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（三）（4）根據(jù)Cu₂O在酸性條件下不穩(wěn)定的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)該紅色物質(zhì)中是否含有Cu₂O；
（5）黑色固體粉未，繼續(xù)加熱到1000℃以上，黑色粉未全部變成紅色粉未A，可知CuO分解生成Cu₂O，由Cu原子守恒可知，n（Cu（OH）₂）=$\frac{98g}{98g/mol}$=$\frac{72g}{144g/mol}$×2=1mol，即氫氧化銅分解生成CuO和水，CuO分解生成Cu₂O和氧氣．

解答 解：（一）（1）實(shí)驗(yàn)室用氯化銨和消石灰反應(yīng)制備氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（二）（1）氯化銨和消石灰反應(yīng)生成氨氣和水，氨氣和CuO反應(yīng)前應(yīng)先干燥，即：在裝置A與B之間增加裝有堿石灰的干燥管，
故答案為：在裝置A與B之間增加裝有堿石灰的干燥管；
（2）CuO變?yōu)榧t色物質(zhì)，無(wú)水CuSO₄變藍(lán)色，同時(shí)生成一種無(wú)污染的氣體，說(shuō)明生成銅、氮?dú)夂退�，反�?yīng)的化學(xué)方程式為3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O，
故答案為：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O；
（三）（4）由題中信息可知，Cu₂O是一種堿性氧化物，在酸性溶液中，Cu⁺的穩(wěn)定性比Cu²⁺差（2Cu⁺=Cu+Cu²⁺），則將Cu₂O加入硫酸中發(fā)生：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，可觀察到溶液出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明紅色物質(zhì)中含有Cu₂O，反之則沒(méi)有，
故答案為：取少許樣品，加入稀硫酸，若溶液出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明紅色物質(zhì)中含有Cu₂O，反之則沒(méi)有
（5）黑色固體粉未，繼續(xù)加熱到1000℃以上，黑色粉未全部變成紅色粉未A，可知CuO分解生成Cu₂O，由Cu原子守恒可知，n（Cu（OH）₂）=$\frac{98g}{98g/mol}$=$\frac{72g}{144g/mol}$×2=1mol，即氫氧化銅分解生成CuO和水，CuO分解生成Cu₂O和氧氣，則A為Cu₂O，發(fā)生的反應(yīng)為Cu（OH）₂=CuO+H₂O、4CuO=2Cu₂O+O₂，該實(shí)驗(yàn)結(jié)論為CuO比Cu₂O的熱穩(wěn)定性差，
故答案為：Cu₂O；Cu（OH）₂=CuO+H₂O、4CuO=2Cu₂O+O₂；CuO比Cu₂O的熱穩(wěn)定性差．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，涉及氨氣的制備及性質(zhì)、Cu的化合物性質(zhì)及檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等，把握物質(zhì)的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)技能為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度中等．