Question

16．如圖所示的實驗裝置可用來測定含兩種元素的某種氣體X的分子式．

在注射器A中裝有240mL氣體X，并慢慢通過不含空氣、并裝有紅熱氧化銅的玻璃管B，使之完全反應，實驗結果為：B管中的黑色粉末變成紅色粉末，實驗前B管重20.32g，實驗后B管重20.00g．在C管中收集到水，在注射器D中收集到氮氣．
（1）氣體X是由N、H元素組成的．
（2）已知在實驗時的溫度和壓強下，1mol氣體X的體積是24000mL．若注射器A中240mL氣體X完全反應后，在注射器D中得到的氮氣為0.28g，則X的摩爾質量為32g•mol^-1．
（3）通過計算，確定氣體X的分子式為N₂H₄．
（4）寫出B中發生反應的化學方程式（氣體X在該條件下不發生分解反應）2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂．

Answer 1

分析 （1）由題目信息可知，C管中收集到水，D中收集到N₂，說明氣體X與氧化銅反應有氮氣、水生成，氣體x只含有兩種元素，根據元素守恒可知，氣體X含有N、H元素；
（2）1molX的氣體的體積是24000mL，故240mLX氣體的物質的量為0.01mol，反應收集到氮氣的質量是0.28g，物質的量為0.01mol．B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物質的量為0.02mol，故生成的水中H元素的質量為0.04mol×1g/mol=0.04g，所以氣體X的質量為0.28g+0.04g=0.32g，再根據摩爾質量等于計算氣體X的摩爾質量；
（3）根據（2）中可知氣體X的物質的量，含有的N、H原子的物質的量，據此書寫氣體X的分子式；
（4）由題目信息可知，B管中的黑色粉末變成紅色粉末，說明反應生成Cu，C管中收集到水，D中收集到N₂，說明氣體X與氧化銅反應有氮氣、水生成，故氣體X與氧化銅反應生成銅、氮氣與水．

解答 解：（1）由題目信息可知，C管中收集到水，D中收集到N₂，說明氣體X與氧化銅反應有氮氣、水生成，氣體x只含有兩種元素，根據元素守恒可知，氣體X含有N、H元素，
故答案為：N；H；
（2）1molX的氣體的體積是24000mL，故240mLX氣體的物質的量為$\frac{240ml}{24000ml}$×1mol=0.01mol，反應收集到氮氣的質量是0.28g，物質的量為$\frac{0.28g}{28g/mol}$=0.01mol．B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物質的量為$\frac{0.32g}{16g/mol}$=0.02mol，n（H₂O）=0.02mol，故生成的水中H元素的質量為0.02 mol×2×1g/mol=0.04g，所以氣體X的質量為0.28g+0.04g=0.32g，故氣體X的摩爾質量為$\frac{0.32g}{0.01mol}$=32g/mol，故答案為：32；
（3）根據（2）中可知n（X）=0.01 mol，n（N）=0.01mol×2=0.02mol，n（H）=0.02 mol×2=0.04mol，因此n（X）：n（N）：n（H）=0.01 mol：0.02 mol：0.04mol=1：2：4，所以X的化學式為N₂H₄，故答案為：N₂H₄；
（4）由題目信息可知，B管中的黑色粉末變成紅色粉末，說明反應生成Cu，C管中收集到水，D中收集到N₂，說明氣體X與氧化銅反應有氮氣、水生成，故氣體X與氧化銅反應生成銅、氮氣與水，反應方程式為2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂，故答案為：2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2H₂O+N₂．

點評 本題考查物質組成的推斷等，是計算型推斷，難度中等，利用質量守恒進行推斷是解題的根據