Question

小明上網閱讀時得知根據氨氣還原氧化銅的反應，可設計測定銅元素相對原子質量（Ar）的實驗．小明很感興趣，和化學興趣小組的同學設計了如下探究活動，請結合圖回答問題．

（1）實驗室利用氯化銨和氫氧化鈣固體之間的復分解反應制取氨氣．小明將A與E連接，觀察到無色酚酞試液變紅，說明氨氣顯

 

（填“酸性”、“中性”、或“堿性”）．A中發生反應的化學方程式為

 

．
（2）小剛將純凈干燥的氨氣通入B中，觀察到玻璃管內黑色固體變為亮紅色，管口有液滴，同時生成空氣中含量最多的氣體，B中發生反應的化學方程式為

 

．
（3）小組同學測定銅元素相對原子質量（Ar）的實驗設想是：先稱量反應物CuO的質量M（CuO），反應完全后測定生成物水的質量M（H₂O），由此計算出Cu的相對原子質量．
①小組每位同學從所提供的儀器中選擇并組裝了一套用于本實驗的裝置，其中簡單、合理的是（填序號，裝置可重復使用）

 

．
A．acdbbeecd       B．aeebbcdee        C．aeebbeecd             D．abbeecd
②在本實驗中，使測定結果A_r（Cu）偏大的是

 

 （填序號）；
A．CuO未完全起反應               B．CuO不干燥       C．氫氧化鈉固體不干燥
D．CuO中混有不反應的雜質         E．NH₄Cl與Ca（OH）₂混合物不干燥
③在本實驗中，還通過測定

 

和

 

的質量達到目的．

Answer 1

分析：（1）酚酞試液遇堿性溶液而變紅，根據酚酞顏色變化判斷氨氣呈現的酸堿性；并根據復分解反應的發生規律，確定利用氯化銨和氫氧化鈣固體制取氨氣的反應，寫出反應的化學方程式；
（2）根據氨氣還原氧化銅反應的現象，判斷反應的生成物，寫出反應的化學方程式，其中空氣中含量最多的氣體為氮氣；
（3）①根據實驗設想，在所提供的裝置中選擇簡單、合理的裝置組裝能實現實驗目的實驗裝置；
②分析所提供因素對實驗結果的影響，判斷其中會導致測定結果偏大的因素；
③根據對實驗的理解，為達到測定目的，判斷還可以采取的測量值．

解答：解：（1）由于把氨氣通入無色酚酞試液時變紅，可判斷氨氣呈現堿性；氫氧化鈣與氯化銨交換成分生成氯化鈣和氨水，氨水分解成氨氣和水，因此氫氧化鈣與氯化銨反應的化學方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△   .

CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
（2）將純凈干燥的氨氣通入裝有氧化銅的玻璃管，加熱，觀察到玻璃管內黑色固體變為亮紅色，管口有液滴，同時生成空氣中含量最多的氮氣，因此該反應的化學方程式為3CuO+2NH₃

△   .

3Cu+N₂+3H₂O；
（3）①根據實驗設想，實驗中需要測定反應生成水的質量，因此在把氨氣通入氧化銅前應使用不能與氨氣發生反應的氫氧化鈉進行干燥，并把還原氧化銅后生成的水仍用不能吸收多余氨氣的氫氧化鈉吸收，反應后多余的氨氣使用濃硫酸處理，以防止造成空氣污染，因此所組成的裝置連接方式為aeebbeecd；
②根據反應的化學方程式，假設測定的氧化銅質量為A、生成水的質量為B，設銅的相對原子質量為m
3CuO+2NH₃

△   .

3Cu+N₂+3H₂O
3m+48                54
A                    B

3m+48

A

=

54

B

 
m=

18A

B

-16
即銅的相對原子質量與測定氧化銅的質量成正比而與測定水的質量成反比，因此A．CuO未完全起反應，導致生成水的質量偏小；B．CuO不干燥，加熱過程水分蒸發，導致測得水的質量偏大；C．氫氧化鈉固體不干燥，對水的吸收與測量不受影響；D．CuO中混有不反應的雜質，生成水的質量相對偏小；E．NH₄Cl與Ca（OH）₂混合物不干燥，對氨氣還原氧化銅的實驗不產生影響；故導致測定結果偏大的因素為AD；
③根據反應的化學方程可發現，通過測定氧化銅與銅或銅與水等質量，皆能計算出銅元素的相對原子質量．
故答案為：
（1）堿性；Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△   .

CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
（2）3CuO+2NH₃

△   .

3Cu+N₂+3H₂O；
（3）①C；②AD；③CuO；Cu．

點評：運用所學知識解決新的問題是本題的考查特點，表現出知識運用、分析問題并解決問題的能力．