Question

2．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組，通過Li₃N固體水解生成氫氧化鋰和氨氣的反應(yīng)制氨氣，并進(jìn)行氨氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)探究．如下圖所示，給出了本實(shí)驗(yàn)可供選擇的裝置：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）按該方法制氨氣時(shí)，應(yīng)選用上述裝置中的A（填裝置代碼，下同）做氨氣發(fā)生裝置．
（2）為檢驗(yàn)氨氣還原氧化銅反應(yīng)后生成Cu、H₂O、N₂，氨氣發(fā)生裝置后應(yīng)依次連接E→C→E→B→F．
（3）在C裝置前后連接的裝置中，填充的藥品按前后順序分別為堿石灰、無水硫酸銅．
（4）有資料提出：CuO被還原時(shí)，當(dāng)黑色固體完全變?yōu)榧t時(shí)，不一定完全轉(zhuǎn)化為Cu，可能還含有Cu₂O．已知查閱到一離子反應(yīng)方程式：Cu₂O+2H⁺═Cu²⁺+Cu+H₂O．依據(jù)該信息，若證明C處的紅色固體中是否含有Cu₂O，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：待反應(yīng)后，取硬質(zhì)玻璃管中紅色固體少許于試管中，加入過量稀硫酸，充分反應(yīng)，若試管內(nèi)同時(shí)有藍(lán)色溶液和紅色固體，則證明含有Cu₂O．
（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)充分加熱，至C裝置質(zhì)量不再減輕為止．實(shí)驗(yàn)完畢后，若實(shí)驗(yàn)測(cè)得收集的N₂體積為aL（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）．則若用CH₄還原同樣多CuO，理論上最少需要CH₄的體積為（標(biāo)準(zhǔn)狀況，用含字母a的代數(shù)式表示）0.75aL．

Answer 1

分析 （1）Li₃N固體水解生成氫氧化鋰和氨氣的反應(yīng)制氨氣，不需要加熱；
（2）為檢驗(yàn)氨氣還原氧化銅反應(yīng)后生成Cu、H₂O、N₂，首先干燥氨氣，然后氨氣還原氧化銅，再用無水硫酸銅檢驗(yàn)產(chǎn)物H₂O，再除去氨氣，最后用排水法收集氮?dú)猓?br />（3）常用堿石灰干燥氨氣；用無水硫酸銅檢驗(yàn)水；
（4）在酸性條件下，Cu₂O自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cu²⁺；依此設(shè)計(jì)C處的紅色固體中是否含有Cu₂O，加入過量稀硫酸，充分反應(yīng)，若試管內(nèi)同時(shí)有藍(lán)色溶液和紅色固體，則證明含有Cu₂O；
（5）實(shí)驗(yàn)完畢后，測(cè)得收集到的氮?dú)怏w積為a L（已折算為標(biāo)注狀況），根據(jù)反應(yīng)：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O，求算氧化銅的物質(zhì)的量，甲烷還原氧化銅的原理是：CH₄+4CuO$\stackrel{△}{→}$CO₂+2H₂O+4Cu，據(jù)此求算消耗甲烷的物質(zhì)的量，依此求算出標(biāo)況下的體積．

解答 解：（1）Li₃N固體水解生成氫氧化鋰和氨氣的反應(yīng)制氨氣，不需要加熱，應(yīng)選A為氨氣的發(fā)生裝置，故答案為：A；
（2）根據(jù)題給的要求為檢驗(yàn)氨氣還原氧化銅反應(yīng)后生成Cu、H₂O、N₂，應(yīng)該先對(duì)產(chǎn)生的氨氣進(jìn)行干燥，即選擇E裝置，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選擇E裝置檢驗(yàn)水，再除去氨氣，最后用排水法收集氮?dú)�，即正確的操作順序?yàn)椋篍、C、E、B、F，
故答案為：E．E．B．F；
（3）常用堿石灰干燥氨氣；用無水硫酸銅檢驗(yàn)水，
故答案為：堿石灰、無水硫酸銅；
（4）在酸性條件下，Cu₂O自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cu²⁺，離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu⁺+Cu²⁺+H₂O，若證明C處的紅色固體中是否含有Cu₂O，待反應(yīng)后，取硬質(zhì)玻璃管中紅色固體少許于試管中，加入過量稀硫酸，充分反應(yīng)，若試管內(nèi)同時(shí)有藍(lán)色溶液和紅色固體，則證明含有Cu₂O，
故答案為：待反應(yīng)后，取硬質(zhì)玻璃管中紅色固體少許于試管中，加入過量稀硫酸，充分反應(yīng)，若試管內(nèi)同時(shí)有藍(lán)色溶液和紅色固體，則證明含有Cu₂O；
（5）實(shí)驗(yàn)完畢后，測(cè)得收集到的氮?dú)怏w積為a L（已折算為標(biāo)注狀況），根據(jù)反應(yīng)：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O，氧化銅的物質(zhì)的量是$\frac{3a}{22.4}$mol，甲烷還原氧化銅的原理是：CH₄+4CuO$\stackrel{△}{→}$CO₂+2H₂O+4Cu，則消耗甲烷的物質(zhì)的量是$\frac{0.75a}{22.4}$mol，標(biāo)況下的體積是0.75a，
故答案為：0.75a．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氨氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)探究，注意分析題給的條件，知道濃硫酸和堿石灰的作用，為了用純凈、干燥的氨氣還原氧化銅，為檢驗(yàn)氨氣還原氧化銅反應(yīng)后生成H₂O，要注意先除去氨氣中的雜質(zhì)，即除去水，題目難度中等．