Question

實(shí)驗(yàn)室用氨氣還原氧化銅的方法測(cè)定銅的近似相對(duì)原子質(zhì)量，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃+3CuO=N₂+3Cu+3H₂O，試回答：
（1）如果選用測(cè)定反應(yīng)物CuO和生成物H₂O的質(zhì)量（mCuO、mH₂O）時(shí)，請(qǐng)用下列儀器設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案．

①儀器連接的順序（用字母編號(hào)表示，儀器可重復(fù)使用）

 

；d中濃硫酸的作用是

 

．
②列出計(jì)算Cu的相對(duì)原子質(zhì)量的表達(dá)式

 

；
③下列情況將使測(cè)定結(jié)果偏大的是

 

．（用字母編號(hào)填寫(xiě)）
（a） CuO未全部還原為Cu     （b） CuO受潮       （c） CuO中混有Cu
（2）如果仍采用上述儀器裝置，其他方案可選用測(cè)定的物理量有

 

．
（a） mCu、mCuO   （b） mN₂、mH₂O    （c） mCu、mH₂O    （d ） mNH₃、mH₂O．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：

分析：根據(jù)本題的意圖是需要測(cè)定反應(yīng)物氧化銅和生成物水的質(zhì)量，從而利用氨和加熱條件下的氧化銅在化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系求出銅的相對(duì)原子質(zhì)量；CuO的質(zhì)量可直接從所取的藥品稱(chēng)量中得知，測(cè)反應(yīng)生成的水的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)考慮制得的氨氣中混有的水蒸氣對(duì)測(cè)量有干擾作用，應(yīng)予以排除，反應(yīng)后的氣體中必然夾雜著未反應(yīng)完的氨氣，吸收水蒸氣時(shí)也要考慮不能用濃硫酸作吸收劑，否則會(huì)同時(shí)吸入水蒸氣和氨氣，影響測(cè)定結(jié)果，
（1）①按照制取氨氣、干燥氨氣、氨氣與氧化銅加熱反應(yīng)、用濃硫酸測(cè)定上次水的質(zhì)量的順序連接裝置；濃硫酸可以吸收多余的氨氣，防止污染大氣，還可以防止空氣中水蒸氣進(jìn)入裝置a，影響測(cè)定結(jié)果；
②根據(jù)反應(yīng)方程式及水、氧化銅的質(zhì)量列式找出出Cu的相對(duì)原子質(zhì)量的表達(dá)式；
③要使測(cè)定結(jié)果偏大，則m（H₂O）要偏小，據(jù)此對(duì)各選項(xiàng)進(jìn)行判斷；
（2）氣體的質(zhì)量難于測(cè)量，也難于收集，不能先用（b）（d），可選用（a）（c）．

解答： 解：根據(jù)本題的意圖是需要測(cè)定反應(yīng)物氧化銅和生成物水的質(zhì)量，從而利用氨和加熱條件下的氧化銅在化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系求出銅的相對(duì)原子質(zhì)量；CuO的質(zhì)量可直接從所取的藥品稱(chēng)量中得知，測(cè)反應(yīng)生成的水的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)考慮制得的氨氣中混有的水蒸氣對(duì)測(cè)量有干擾作用，應(yīng)予以排除，反應(yīng)后的氣體中必然夾雜著未反應(yīng)完的氨氣，吸收水蒸氣時(shí)也要考慮不能用濃硫酸作吸收劑，否則會(huì)同時(shí)吸入水蒸氣和氨氣，造成測(cè)量數(shù)據(jù)偏大，
（1）①NH₄Cl和Ca（OH）₂反應(yīng)可生成NH₃，經(jīng)堿石灰干燥后（不能用濃H₂SO₄干燥，因?yàn)闈釮₂SO₄要吸收NH₃）把NH₃通入a裝置發(fā)生主體反應(yīng)，將反應(yīng)后生成的水蒸氣用C吸收（不能用濃H₂SO₄吸收），因?yàn)檫�有未反應(yīng)的NH₃也可被濃H₂SO₄吸收，這樣測(cè)量水的質(zhì)量就偏大，多余的NH₃用濃H₂SO₄吸收，同時(shí)也防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入第二個(gè)C裝置中，所以裝置連接順序?yàn)椋篵 c a c d；
故答案為：b c a c d；吸收未反應(yīng)的氨，防止空氣中水分進(jìn)入；
②設(shè)銅的相對(duì)原子質(zhì)量為x，
2NH₃+3CuO=N₂+3Cu+3H₂O
   3（x+16）3×18
   m（CuO）        m（H₂O）  
則：

m(CuO)

m(H2O)

=

3(x+16)

3×18

，
解得：x=

18m(CuO)

m(H2O)

-16，
故答案為：

18m(CuO)

m(H2O)

-16；
③要使測(cè)定結(jié)果偏大，則m（H₂O）要偏小，其中（a）導(dǎo)致m（H₂O）偏小、（b）導(dǎo)致m（H₂O）偏大、（c）相當(dāng)于m（H₂O）偏小，故選（a）（c），
故答案為：（a）（c）；
（2）由于氣體的質(zhì)量難于測(cè)量，也難于收集，所以（b）（d）是不可選用的，可以先用的為（a）mCu、mCuO、（c）mCu、mH₂O，
故答案為：（a）（c）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康募胺磻?yīng)原理為解答關(guān)鍵，試題有利于考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力，是一道綜合性較強(qiáng)的題目．