Question

納米級Cu₂O因具有優(yōu)良的催化性能備受關(guān)注．某興趣小組同學(xué)在《培養(yǎng)中學(xué)生基本科學(xué)素養(yǎng)的化學(xué)實驗教學(xué)研究》課題組老師的帶領(lǐng)下開展了系列研究．
Ⅰ納米級Cu₂O的用途研究

【查閱資料】
①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?dú)夂退��?br />②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)：
4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O         4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O
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，并對生成物進(jìn)行成分分析
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)而制得納米級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)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）③中觀察到的現(xiàn)象是

 

．
（3）在加熱條件下，用液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂生成Cu₂O、N₂和H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，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1000g該巖石制得21.6g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25%，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

考點：物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備,實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,有關(guān)元素化合價的計算,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算

專題：物質(zhì)的制備,有關(guān)化學(xué)方程式的計算,科學(xué)探究

分析：【實驗1】根據(jù)實驗?zāi)康姆治觯?br />【實驗2】根據(jù)圖象數(shù)據(jù)分析；
（1）根據(jù)書寫方程式原則書寫；
（2）根據(jù)反應(yīng)物生成物分析實驗現(xiàn)象；
（3）根據(jù)反應(yīng)物生成物及寫方程式原則書寫；
（4）根據(jù)氧化亞銅的化學(xué)式可 求出銅元素的質(zhì)量，根據(jù)元素質(zhì)量守恒可求出CuS中銅元素的質(zhì)量，從而求出CuS的質(zhì)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：【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?dú)獗萅O產(chǎn)量高，以氮?dú)鉃橹鳎�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．
（1）反應(yīng)物是硫化銅（CuS）與空氣中的氧氣，生成物是硫酸銅，反應(yīng)條件是細(xì)菌，化學(xué)方程式為CuS+2O₂

細(xì)菌  .

CuSO₄；
（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）反應(yīng)物是液態(tài)肼（N₂H₄）和Cu（OH）₂；生成物是Cu₂O、N₂和H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為N₂H₄+4Cu（OH）₂

△   .

2Cu₂O+N₂↑+6H₂O，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21.6g×

128

144

=19.2g；制得氧化亞銅（Cu₂O）的過程中，銅元素的總損耗為25%，所以CuS中銅元素質(zhì)量為

19.2g

1-25%

=25.6g，因此CuS的質(zhì)量為

25.6g

64 96

=38.4g，故該巖石中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

38.4g

1000g

×100%=3.84%．
故答案為：【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】氮?dú)猓?00；
（1）CuS+2O₂

細(xì)菌  .

CuSO₄；
（2）產(chǎn)生藍(lán)色沉淀；
（3）N₂H₄+4Cu（OH）₂

△   .

2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；+1；
（4）19.2；3.84%．

點評：本題是一道實驗信息題，閱讀量較大，但題目設(shè)計不難，關(guān)鍵是細(xì)心耐心的讀完題意才能較好答題．