Question

20．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的化學式：
在注射器A中裝有240mL氣體X，慢慢通過不含空氣并裝有紅熱的氧化銅的玻璃管B，使之完全反應，實驗前B管質量為20.32g，實驗后變為20.00g，B管中的黑色粉末變成紅色粉末，試管C中收集到的無色液體是水，注射器D中收集的氣體是氮氣，在實驗條件下其體積為240mL，已知實驗條件下的氣體摩爾體積為24.0L/mol，試回答下列問題：
（1）氣體X是由N和H元素組成的；
（2）X的化學式是N₂H₄；
（3）X的摩爾質量是32g/mol；
（4）寫出B管中發生反應的化學方程式（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，根據元素守恒答題；
（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，反應收集到氮氣的物質的量為$\frac{240mL}{24000mL}$×1mol=0.01mol，n（N）=0.01mol×2=0.02mol，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，n（H）=0.02 mol×2=0.04mol，據此確定每摩爾分子中各原子數，進而確定化學式；
（3）根據（2）中氣體X的化學式計算摩爾質量；
（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，反應收集到氮氣的物質的量為$\frac{240mL}{24000mL}$×1mol=0.01mol，n（N）=0.01mol×2=0.02mol，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，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；
（3）根據X的化學式為N₂H₄可知，氣體X的摩爾質量為32g/mol，
故答案為：32g/mol；
（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，難度不大，利用質量守恒進行推斷是解題的根據．