Question

【題目】氮家族化合物繁多，某校研究性學習小組對其進行研究。

研究1：選用下圖裝置組裝制備純凈干燥的NH3并探究NH3與CuO發生的反應，同時檢驗和收集非固態產物（提示：每個裝置只使用一次）。請回答下列問題：

(1)完成實驗所需裝置按氣流方向從左到右的連接順序為A-（______）-（______）-（______）-G-B-（______）

(2)裝置A中發生反應的化學方程式為_________。

(3)D中盛放堿石灰的儀器名稱是________，E裝置的作用是______。

(4)通過進一步檢測發現F中收集到的氣體是一種常見的單質氣體，硬質玻璃管中得到一種固體單質。試描述該小組同學還能觀察到的其它現象為：①C中_____；②E中___；C中反應的化學方程式為：_______

研究2：將32g銅與150mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L，請回答：

(5)在標況下，NO的體積為______L，NO2的體積為______L。

(6)若將產生的氣體全部釋放后，向溶液中加入VmLa mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部轉化為沉淀，則原硝酸溶液的濃度為____mol/L。（用含a和V的式子表示）

Answer 1

【答案】D C E F 2NH4C1+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O 球形干燥管 檢驗NH3與CuO反應的產物中是否有水生成 C中黑色固體逐漸變紅，試管壁上有液珠產生 E中白色固體逐漸變藍 2NH3+3CuO3Cu+3H2O+N2 5.6 5.6 (其他合理答案也可)

【解析】

(1)利用A裝置制備NH3，用裝置D干燥氨氣，再將干燥的氨氣通過C裝置，與加熱的CuO反應，并用無水硫酸銅檢驗是否有水生成，利用F裝置收集反應生成的氣體，據此分析連接裝置；

(2)實驗室用氯化銨和消石灰反應制備氨氣；

(3)根據儀器的結構和性能確定儀器D的名稱；無水硫酸銅遇水蒸氣變藍色；

(4)發現F中收集到的氣體是一種常見的單質氣體，硬質玻璃管中得到一種紅色固體單質，結合化學反應的本質，反應前后元素不發生改變，可知生成物為銅、氮氣和水，以此書寫化學方程式；

(5)根據反應過程中電子轉移數目相等，結合原子數目相等，可計算出NO、NO2的體積；

(6)根據N元素守恒，結合Cu失去電子的物質的量與反應得到的Cu2+結合的OH-物質的量相等，結合物質的量濃度定義式計算。

(1)將A裝置制備的NH3通過D中盛裝的堿石灰干燥，再依次通通過加熱的CuO反應反應，用E中無水硫酸銅檢驗水的產生，并連接G裝置防止倒吸現象的發生，再利用B中的濃硫酸吸收未反應的氨氣，最后利用F裝置收集反應生成的氣體，同時也利用氨氣極容易溶于水，未反應的氨氣被水吸收，故裝置連接順序為ADCEGBF；

(2)在實驗室用氯化銨和消石灰反應制備氨氣，反應的化學方程式為2NH4C1+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O；

(3)D中盛放堿石灰的儀器名稱是球形干燥管；裝置E中無水硫酸銅遇水蒸氣變藍色，則可檢驗NH3與CuO反應的產物中是否有水生成，

(4)C中黑色的固體CuO變為紅色固體單質物質，該紅色固體單質是Cu，無水CuSO4變藍色，說明反應產生了水，同時生成一種無污染的氣體，因此說明生成銅、氮氣和水，C中發生反應的化學方程式為：2NH3+3CuO3Cu+3H2O+N2；

(5)n(Cu)=32g÷64g/mol=0.5mol，假設反應產生的NO、NO2的物質的量為x、y，則根據電子守恒可得2×0.5mol=3x+y；根據N原子守恒可得x+y=11.2L÷22.4L/mol，解得x=0.25mol，y=0.25mol，所以V(NO)=0.25mol×22.4L/mol=5.6L；V(NO2)=0.25mol×22.4L/mol=5.6L；

(6)HNO3在反應中的作用，一部分變為Cu(NO3)2，結合形成硝酸鹽，另一部分變為NO、NO2，n(HNO3)=2n[Cu(NO3)2]+n(NO)+n(NO2)。加入的NaOH的物質的量等于硝酸銅中硝酸根離子的物質的量，所以n(HNO3)=aV×10-3mol+0.5mol，根據物質的量濃度定義式可得c(HNO3)=mol/L。