Question

18．納米級Cu₂O因具有優良的催化性能備受關注．某興趣小組同學在《培養中學生基本科學素養的化學實驗教學研究》課題組老師的帶領下開展了系列研究．
Ⅰ納米級Cu₂O的用途研究

【查閱資料】在納米級Cu₂O的催化作用下，氨氣與氧氣在一定溫度下發生以下化學反應：
4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O　　　　　　　　 4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O
工業上用NO制備硝酸、氮肥等化工產品．
【實驗1】設計如圖1實驗裝置，并對生成物進行成分分析根據氣體成分分析數據，同學們繪制了曲線圖（見圖2），發現在納米級Cu₂O的催化作用下，300℃時以生產氮氣為主．若利用后續處理裝置模擬硝酸的工業制法，最好將電熱絲的溫度控制在900℃左右．
Ⅱ納米級Cu₂O的制備研究
【實驗2】利用某些特殊的細菌，在一定條件下將某巖石中的不溶性硫化銅（CuS）轉化為可溶性硫化銅，進而制得納米級Cu₂O，其流程如圖3：
（1）在該實驗步驟②中采取的主要操作為加熱濃縮．
（2）在加熱條件下，用液態肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂生成Cu₂O、N₂和H₂O，反應的化學方程式為N₂H₄+4Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O．
（3）經測定該巖石由硫化銅（CuS）和其他不含銅元素的物質組成．現用1000g該巖石制得21.6g純氧化亞銅（Cu₂O），若制得氧化亞銅（Cu₂O）的過程中，不考慮銅元素的損耗，通過計算確定該巖石中硫化銅（CuS）的質量分數為3.84%．

Answer 1

分析 【實驗1】根據圖象數據分析；
【實驗2】（1）根據將稀溶液轉化濃溶液的方法來分析；
（2）根據反應物生成物及寫方程式原則書寫；
（3）根據氧化亞銅的化學式可求出銅元素的質量，根據元素質量守恒可求出CuS中銅元素的質量，從而求出CuS的質量與質量分數．

解答 解：【實驗1】由圖曲線可以看出，在300℃時氮氣比NO產量高，以氮氣為主．若利用后續處理裝置模擬硝酸的工業制法，生成物中應以NO為主，因此最好將電熱絲的溫度控制在900℃左右．故填：氮氣；900；
【實驗2】（1）步驟②是將硫酸銅的稀溶液轉化為濃溶液，是加熱濃縮的過程，故填：加熱濃縮；
（2）反應物是液態肼（N₂H₄）和Cu（OH）₂；生成物是Cu₂O、N₂和H₂O，反應的化學方程式為N₂H₄+4Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；故填：N₂H₄+4Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；
（3）Cu₂O中銅元素質量為21.6g×$\frac{128}{144}×100%$=19.2g；制得氧化亞銅（Cu₂O）的過程中，銅元素的總損耗為25%，所以CuS中銅元素質量為$\frac{19.2g}{1-25%}$=25.6g，因此CuS的質量為$\frac{25.6g}{\frac{64}{96}×100%}$=38.4g，故該巖石中CuS的質量分數為$\frac{38.4g}{1000g}×100%$=3.84%．
故填：3.84%．

點評 本題是一道實驗信息題，閱讀量較大，但題目設計不難，關鍵是細心耐心的讀完題意才能較好答題．