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+3CuON₂+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[m(CuO)、m(H₂O)]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          ，       ；實(shí)驗(yàn)完畢時(shí)觀察到a中的現(xiàn)象是           ；

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       。(以下選擇填空不限1個(gè)正確答案，均用字母編號(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)m(Cu)和m(CuO)     (b)m(N₂)和m(H₂O)       (c)m(Cu)和m(H₂O)     (d)m(NH₃)和m(H₂O)

Answer 1

(1)①b c a c d  吸收未反應(yīng)的氨   防止空氣中水分進(jìn)入   固體由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色  ② ③a、c    (2)a、c

解析:

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。氧化銅的質(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。

②2NH₃+3CuO=N₂+3Cu+3H₂O（設(shè)銅的相對(duì)原子質(zhì)量為x）

       3(x+16)        3×18

       m(CuO)       m(H₂O)   x=18 m(CuO)/ m(H₂O)-16

或考慮計(jì)算銅的相對(duì)原子質(zhì)量的思路是：

n(CuO)=m(H₂O)/18  M(CuO)=m(CuO)/n(H₂O)=18m(CuO)/m(H₂O)  M(Cu)=M(CuO)-16如果測(cè)量反應(yīng)前后硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量，則可測(cè)出反應(yīng)生成的銅的質(zhì)量，從測(cè)得的氧化銅的質(zhì)量可計(jì)算銅的相對(duì)原子質(zhì)量為：

M(Cu)=m(Cu)/n(CuO)=18m(Cu)/m(H₂O)。

從測(cè)得的生成的水的質(zhì)量，也可計(jì)算銅的相對(duì)原子質(zhì)量為：

M(Cu)=m(Cu)/n(H₂O)=18m(Cu)/m(H₂O)。

③要使測(cè)定結(jié)果偏大，則m(H₂O)m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。

（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。