Question

6．甲、乙、丙三種化合物均由氫、氮、氧、銅四種元素中的兩種組成．常溫下，甲是一種含氮質量分數為87.5%的液態化合物，其相對分子質量與空氣中某種主要成分的相對分子質量相等；乙和丙是銅的兩種常見氧化物，乙是新制氫氧化銅與乙醛反應的還原產物．試回答下列問題：
（1）甲的結構式．
（2）甲是一種二元弱堿，則甲與過量硫酸反應的產物為N₂H₆SO₄（寫化學式）．16g甲在空氣中充分燃燒，生成一種常見液態物質和氮氣，放出311kJ熱量，則其熱化學方程式為N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-622kJ/mol．
（3）甲和丙反應的產物中含有乙和一種氣態單質，寫出其化學方程式N₂H₄+4CuO=2Cu₂O+N₂↑+2H₂O．
（4）向乙的固體中加入過量硫酸酸化的硫酸鐵溶液，乙固體完全溶解，得到透明溶液．
①寫出其離子方程式Cu₂O+2Fe³⁺+2H⁺=2Cu²⁺+2Fe²⁺+H₂O．
②若所得溶液中陽離子濃度均約為0.1mol/L，再向所得混合溶液中加丙，最先得到Fe（OH）₃沉淀（不同濃度的陽離子開始和完全以氫氧化物沉淀的pH如圖）．
③向上述混合液中加入有機萃取劑（RH）發生反應：2RH（有機相）+Cu²⁺（水相）?R₂Cu（有機相）+2H⁺（水相），已知其它陽離子與該有機物不能發生反應，也不相溶．請設計實驗方案，驗證有機相中含有銅元素．

Answer 1

分析 甲、乙、丙三種化合物均由氫、氮、氧、銅四種元素中兩種元素組成．常溫下，甲是一種含氮質量分數為87.5%的液態化合物，相對分子質量與空氣中某種主要成份的相對分子質量相同，而空氣的主要成分為氧氣和氮氣，如為氮氣，則相對分子質量為28，沒有符合物質，如為氧氣，則相對分子質量為32，則該化合物含N的質量為32×87.5%=28，則甲含有N、H兩種元素，分子式為N₂H₄，乙和丙是銅的兩種常見氧化物，乙是新制的氫氧化銅與乙醛反應的還原產物，則乙為Cu₂O，丙為CuO．

解答 解：甲、乙、丙三種化合物均由氫、氮、氧、銅四種元素中兩種元素組成．常溫下，甲是一種含氮質量分數為87.5%的液態化合物，相對分子質量與空氣中某種主要成份的相對分子質量相同，而空氣的主要成分為氧氣和氮氣，如為氮氣，則相對分子質量為28，沒有符合物質，如為氧氣，則相對分子質量為32，則該化合物含N的質量為32×87.5%=28，則甲含有N、H兩種元素，分子式為N₂H₄，乙和丙是銅的兩種常見氧化物，乙是新制的氫氧化銅與乙醛反應的還原產物，則乙為Cu₂O，丙為CuO．
（1）甲為N₂H₄，結構式為，故答案為：；
（2）肼是一種二元堿，則可以與2個H⁺結合，N₂H₄與硫酸反應的方程式為：N₂H₄+H₂SO₄=N₂H₆SO₄，則產物為N₂H₆SO₄，n（N₂H₄）=$\frac{16g}{32g/mol}$=0.5mol，燃燒時生成一種常見液態物質和氮氣，液態物質為生成水，放出311kJ熱量，則熱化學方程式為：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-622kJ/mol，
故答案為：N₂H₆SO₄；N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-622kJ/mol；
（3）甲和丙反應的產物中含有乙和一種氣態單質，該氣體單質為氮氣，反應的方程式為：N₂H₄+4CuO=2Cu₂O+N₂↑+2H₂O，
故答案為：N₂H₄+4CuO=2Cu₂O+N₂↑+2H₂O；
（4）向Cu₂O固體中加入過量硫酸酸化的硫酸鐵溶液，Cu₂O固體完全溶解，得到透明溶液，應生成硫酸銅和硫酸亞鐵，
①反應的離子方程式為：Cu₂O+2Fe³⁺+2H⁺=2Cu²⁺+2Fe²⁺+H₂O，故答案為：Cu₂O+2Fe³⁺+2H⁺=2Cu²⁺+2Fe²⁺+H₂O；
②反應后硫酸鐵過量，由圖象可知Fe³⁺完全沉淀時所需pH較小，則加入CuO消耗氫離子時，溶液pH不斷增大，首先析出的沉淀是Fe（OH）₃，故答案為：Fe（OH）₃；
③由可逆反應2RH（有機相）+Cu²⁺（水相）?R₂Cu（有機相）+2H⁺（水相）可知，可在有機相中加入鹽酸或稀硫酸，則平衡向逆向移動，如溶液變成藍色，可說明有機相中含有Cu²⁺，
故答案為：取有機層，加入鹽酸或稀硫酸，振蕩后水層呈藍色，則證明有機相中含有銅元素．

點評 題目比較綜合，涉及物質推斷、化學方程式、熱化學方程式、圖象分析、實驗設計等內容，能力考查主要是考查信息處理能力、表達能力、實驗設計能力和綜合分析能力，難度中等．