Question

【題目】納米級Cu2O 因具有優(yōu)良的催化性能備受關(guān)注．某興趣小組開展了系列研究．

Ⅰ：納米級Cu2O 的用途研究

（查閱資料）

②氨氣是一種有刺激性氣味的氣體，在高濃度氧氣中才能燃燒，生成氮氣和水．

③在納米級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)生成NO ，工業(yè)上用NO 制備硝酸、氮肥等化工產(chǎn)品．

（實驗1）

設(shè)計圖1的實驗裝置驗證氨氣在氧氣中燃燒：將過量的氧氣與氨氣分別從a 、b 兩管進(jìn)氣口通入，并在b 管上端點燃氨氣．實驗組需先通入氧氣，后通入氨氣，理由是_____．

（實驗2）設(shè)計如圖2實驗裝置，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3），發(fā)現(xiàn)在納米級Cu2O 的催化作用下，300℃時以生產(chǎn)_____為主．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_____℃左右．

Ⅱ納米級Cu2O的制備研究

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)得納米級Cu2O ，其流程如圖4：

（1）在細(xì)菌作用下，巖石中的硫化銅（CuS ）與空氣中的氧氣反應(yīng)生成硫酸銅，反應(yīng)的符號表達(dá)式為_____．

（2）③中觀察到的現(xiàn)象是_____．

（3）物質(zhì)所含元素化合價發(fā)生改變的反應(yīng)稱為氧化還原反應(yīng)，在圖4流程中，主要反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)的步驟是_____，Cu2O中銅元素的化合價是_____．

（4）經(jīng)測定該巖石由硫化銅（CuS）和其他不含銅元素的物質(zhì)組成．現(xiàn)用2000g該巖石制得43.2g純氧化亞銅（Cu2O），該純氧化亞銅（Cu2O）中銅元素的質(zhì)量是_____g．若制得氧化亞銅Cu2O）的過程中，銅元素的總損耗為20%，通過計算確定該巖石中硫化銅（CuS）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)_____（請寫出計算過程）．

Answer 1

【答案】NH3的燃燒需要高濃度氧氣，先通氧氣可以保證氨氣被點燃 氮氣 900 CuS+O2CuSO4 產(chǎn)生藍(lán)色沉淀 ①④ +1 38.4 3.6%

【解析】

解：Ⅰ.[實驗1] NH3的燃燒需要高濃度氧氣，先通氧氣可以保證氨氣被點燃；

[實驗2] 由圖曲線可以看出，在300℃時氮氣比NO產(chǎn)量高，以氮氣為主；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；

Ⅱ.納米級Cu2O的制備研究

（1）在細(xì)菌作用下，巖石中的硫化銅（CuS ）與空氣中的氧氣反應(yīng)生成硫酸銅，反應(yīng)的符號表達(dá)式為CuS+O2CuSO4；

（2））③中反應(yīng)是硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉，生成物中有氫氧化銅，因此可觀察到產(chǎn)生藍(lán)色沉淀；

（3）CuS到CuSO4硫元素的化合價從-2到+6；CuSO4和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化銅中元素的化合價都沒發(fā)生改變；氫氧化銅到Cu2O銅元素的化合價從+2到+1；所以在圖4流程中，主要反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)的步驟是①④；Cu2O中氧元素為-2價，根據(jù)化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為0可知銅元素化合價為+1價；

（4）Cu2O中銅元素質(zhì)量為43.2g×=38.4g；制得氧化亞銅（Cu2O）的過程中，銅元素的總損耗為20%，所以CuS中銅元素質(zhì)量為=48g，因此CuS的質(zhì)量為=72g，故該巖石中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=3.6%。