Question

（10分）為探究氣體X的組成，某興趣小組進行圖12所示實驗（固定裝置未畫出）。
【資料在線】
（1）加熱條件下，氣體X能與氧化銅反應生成銅、水和氮氣。
（2）堿石灰為固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物，不與氣體X反應。
無水氯化鈣可吸收氣體X。
（3）本實驗條件下，氮氣密度為1.15g·L^-1，裝置內空氣中的水與二氧化碳對相關數據測定的影響可忽略不計。
【實驗步驟】
（1）連接儀器，并檢查裝置氣密性。
（2）取一定量氧化銅，準確稱得其質量為2.40g。
（3）按圖12所示裝入藥品，測量并記錄相關數據Ⅰ（見表1）。
（4）連接A、B、C裝置， 將氣體X緩緩通入一段時間后，連接上D裝置，讀數后開始加熱。當A裝置中氧化銅反應完全，停止加熱，繼續通入氣體  X至玻璃管冷卻，再次測量并記錄相關數據Ⅱ（見表1）。
【實驗裝置】

【相關數據】

【回答問題】
（1）B裝置中氧化鈣吸水的原理為                              （用化學方程式表示）。
（2）實驗過程中，當觀察到                              ，說明氧化銅已反應完全，停止加熱，繼續通入氣體X至玻璃管冷卻的目的是                               。
（3）分析實驗測量的數據，生成水的質量為         g，氧化銅中氧元素的質量為     g。
由此推知，氣體X中一定         （填“有”或 “沒有”）氧元素。
（4）通過計算推導出氣體X的化學式。

Answer 1

（1）CaO+H₂O==Ca(OH)₂ （2）量氣管內液面不再下降 防止灼熱的銅被氧化
（3）0.54    0. 48   沒有    （4）NH₃

試題分析：（1）氧化鈣吸水是因為氧化可與水反應生成氫氧化鈣，反應的化學方程式為：CaO+H₂O==Ca(OH)₂ 
（2）根據資料在線中的內容可知：因氣體X可與氧化銅在加熱的條件反應生成銅、水蒸氣和氮氣；當所有的氣體通過B裝置時，水蒸氣被吸收；再通過C裝置時，多余的X氣體被吸收；則進入D裝置內的氣體為反應生成的氮氣。隨著氮氣進入D裝置，可造成其中的氣體增多，氣壓變大，會觀察到液面下降。所以當觀察到量氣管內液面不再下降時，說明不再生成氮氣，即可說明氧化銅已反應完全。繼續能入氣體X是防止灼熱的銅與其它物質反應而被氧化。
（3）根據上面的分析，結合表1可知：裝置B的作用是吸收生成的水，所以裝置B的質量增加值則為生成水的質量；即102.54g—102.00g=0.54g。在玻璃管中原為氧化銅，反應結束后其成分為銅單質， 所以其質量減少值則為氧化銅中氧元素的質量，即為52. 40g—51.92g= 0.48g（也可根據氧化銅的質量求出氧元素的質量）。進一步可根據裝置B測出的水的質量，結合水的化學式（H₂O），可求出其中氧元素的質量為：0.54g×（）=0.48g。二者求出的氧元素的質量相同，可說明在氣體X中沒有氧元素。
（4）根據上述分析可知該氣體中只含氮元素和氫元素，且可根據氮氣的質量求出其中氮元素的質量；可根據生成水的質量求出其中氫元素的質量。然后可根據氮元素與氫元素的質量比求出氣體中氮氫元素的原子個數比，即可確定其化學式。具體計算過程如下：
解：設該氣體的化學式為N_xH_y，根據題意可知：
14x：1y=（0.2435L×1.15g/L）：（0.54g—0.48g）
x：y=1：3
所以該氣體的化學式為NH₃