Question

3．堿式氯化鎂（MgOHCl）常用于塑料添加劑，工業上制備方法較多，其中利用氫氧化鎂熱分解氯化銨制氨氣并得到堿式氯化鎂的工藝屬于我國首創．某科研小組同學根據該原理設計了如圖實驗裝置來制備堿式氯化鎂并探究氨的催化氧化反應，其中CuO的質量為8.0g．

請回答下列問題：
（1）裝置A中發生反應生成堿式氯化鎂的化學方程式為Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O．
（2）反應過程中持續通入N₂的作用有兩點：一是使裝置A中產生的氨氣完全導出，二是防止倒吸．
（3）一段時間后，你認為裝置F中可觀察到什么現象？生成紅棕色氣體．
（4）用離子方程式解釋裝置G中溶液變成藍色的原因：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=2NO↑+3Cu²⁺+4H₂O．
（5）反應完畢，裝置C中的氧化銅完全反應，由黑色變為紅色，稱其質量為6.8g，且生成的氣體可直接排放到大氣中，則紅色固體是Cu和Cu₂O，該反應中電子轉移的物質的量為0.15mol．
（6）請你設計一個實驗方案，證明裝置C中完全反應后的紅色固體中含氧化亞銅．
已知：①Cu₂O+H⁺=Cu²⁺+Cu    ②限選試劑：2mol/LH₂SO₄溶液、12mol/LH₂SO₄溶液、2mol/LHNO₃溶液、10mol/LHNO₃溶液

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取裝置C中反應后的少許固體于試管中	\
步驟2：向試管中加入2mol/LH2SO4溶液	液中出現藍色，說明紅色固體中含有Cu2O

Answer 1

分析 A中反應得到MgOHCl，還生成NH₃與H₂O，堿石灰干燥氨氣，C中氨氣與氧化銅反應會得到氮氣與水，D最過氧化鈉水反應生成氧氣，D中氨氣與氧氣發生催化氧化，F中NO與氧氣反應得到二氧化氮，G中二氧化氮溶解得到硝酸，硝酸與Cu反應．
（1）氫氧化鎂與氯化銨再加熱條件下反應生成MgOHCl、NH₃與H₂O；
（2）G中二氧化氮、氨氣溶解會導致倒吸可能，通入氮氣好可以防止倒吸；
（3）F中NO與氧氣反應生成二氧化氮；
（4）Cu與稀硝酸反應生成硝酸銅，溶液變藍色；
（5）紅色物質為Cu或Cu₂O或二者混合物，固體質量減少質量為減少的氧元素質量，再計算CuO中氧元素質量，可以判斷紅色固體的組成，根據Cu元素守恒、紅色固體總質量計算組成物質的量，進而計算轉移電子；
（6）Cu能與濃硫酸反應，應用稀H₂SO₄溶液溶解，溶液中出現藍色，說明紅色固體中含有Cu₂O．

解答 解：A中反應得到MgOHCl，還生成NH₃與H₂O，堿石灰干燥氨氣，C中氨氣與氧化銅反應會得到氮氣與水，D最過氧化鈉水反應生成氧氣，D中氨氣與氧氣發生催化氧化，F中NO與氧氣反應得到二氧化氮，G中二氧化氮溶解得到硝酸，硝酸與Cu反應．
（1）氫氧化鎂與氯化銨再加熱條件下反應生成MgOHCl、NH₃與H₂O，反應方程式為：Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O，
故答案為：Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O；
（2）G中二氧化氮、氨氣溶解會導致倒吸可能，通入氮氣好可以防止倒吸，
故答案為：防止倒吸；
（3）F中NO與氧氣反應生成紅棕色的二氧化氮氣體，
故答案為：生成紅棕色氣體；
（4）Cu與稀硝酸反應生成硝酸銅，溶液變藍色，反應離子方程式為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=2NO↑+3Cu²⁺+4H₂O，
故答案為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=2NO↑+3Cu²⁺+4H₂O；
（5）紅色物質為Cu或Cu₂O或二者混合物，固體質量減少質量為減少的氧元素質量，則減少的氧元素質量為8g-6.8g=1.2g，而CuO中氧元素質量為8.0g×$\frac{16}{80}$=1.6g＞1.2g，故紅色固體為Cu、Cu₂O混合物，設二者物質的量分別為xmol、ymol，則：$\left\{\begin{array}{l}{x+2y=\frac{8}{80}}\\{64x+144y=6.8}\end{array}\right.$，解得x=0.05，y=0.025，則轉移電子為0.05mol×2+0.025mol×2=0.15mol，
故答案為：Cu和Cu₂O；0.15；
（6）Cu能與濃硫酸反應，Cu₂O能與稀酸反應得到Cu²⁺，用稀H₂SO₄溶液溶解，溶液中出現藍色，說明紅色固體中含有Cu₂O，
故答案為：

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取裝置C中反應后的少許固體于試管中	\
步驟2：向試管中加入2mol/LH2SO4溶液	液中出現藍色，說明紅色固體中含有Cu2O

．

點評 本題考查物質的制備及性質探究實驗，關鍵是理解各裝置作用，熟練掌握元素化合物性質，（5）中注意利用氧元素質量變化判斷固體組成，也可以利用Cu元素質量確定，（6）中充分利用題目信息進行實驗設計，難度中等．