Question

12．某研究小組為了探究僅一種白色粉末狀固體X（僅含四種元素）的組成和性質，稱取6.3g固體X，設計并完成了如下實驗：

已知：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O
請回答下列問題：
（1）畫出沉淀丙中金屬元素的原子結構示意圖，寫出氣體甲的電子式．
（2）X的化學式是HCOONH₄．
（3）生成磚紅色沉淀的原因是HCOONa+2Cu（OH）₂+NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+Cu₂O↓+3H₂O（用化學方程式表示）．
（4）在加熱條件下，用氫氣還原磚紅色沉淀，寫出該反應的化學方程式Cu₂O+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+H₂O，有人提出產物中可能還含有Cu₂O，請設計實驗方案驗證之取少量反應產物于試管中，滴加足量稀硫酸，若溶液由無色變為藍色，證明產物Cu中含有Cu₂O；若溶液不變藍色，證明產物Cu中不含Cu₂O．

Answer 1

分析 X與過量的NaOH溶液加熱反應生成的氣體甲為氨氣，用堿石灰干燥氨氣后，濃硫酸增重的1.7g為氨氣，物質的量為：$\frac{1.7g}{17g/mol}$=0.1mol；得到的溶液1與新制的氫氧化銅懸濁液反應生成磚紅色沉淀，該沉淀為Cu₂O，溶液1為鈉鹽，則溶液1中溶質為甲酸鈉；溶液2與足量稀鹽酸反應生成的氣體為二氧化碳，二氧化碳與澄清石灰水反應生成碳酸鈣沉淀，10g碳酸鈣的物質的量為：$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol；溶液2的溶質為碳酸鈉，則X為HCOONH₄，
（1）沉淀丙為碳酸鈣，其含有的金屬元素為Ca，鈣原子的原子序數為20，核外電子總數為20、最外層含有2個電子，據此畫出其原子結構示意圖；氣體甲為氨氣，氨氣為共價化合物，分子中含有3個氮氫鍵，據此寫出其電子式；
（2）根據分析可知，X為甲酸銨；
（3）甲酸鈉中含有醛基，能夠與新制的氫氧化銅濁液反應生成氧化亞銅沉淀；
（4）氧化亞銅與氫氣在加熱條件下反應生成銅和水，據此寫出反應的方程式；根據反應Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O設計檢驗方案．

解答 解：X與過量的NaOH溶液加熱反應生成的氣體甲為氨氣，用堿石灰干燥氨氣后，濃硫酸增重的1.7g為氨氣，物質的量為：$\frac{1.7g}{17g/mol}$=0.1mol；得到的溶液1與新制的氫氧化銅懸濁液反應生成磚紅色沉淀，該沉淀為Cu₂O，溶液1為鈉鹽，則溶液1中溶質為甲酸鈉；溶液2與足量稀鹽酸反應生成的氣體為二氧化碳，二氧化碳與澄清石灰水反應生成碳酸鈣沉淀，10g碳酸鈣的物質的量為：$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol；溶液2的溶質為碳酸鈉，則X為HCOONH₄，
（1）沉淀丙為碳酸鈣，碳酸鈣中含有的金屬元素為Ca，鈣原子的核電荷數=核外電子總數=20，其原子結構示意圖為：；氣體甲為氨氣，氨氣為共價化合物，分子中含有3個氮氫鍵，其電子式為：，
故答案為：；；
（2）根據分析可知，X的化學式為：HCOONH₄，
故答案為：HCOONH₄；
（3）得到的溶液1與新制的氫氧化銅懸濁液反應生成磚紅色沉淀，該沉淀為Cu₂O，該反應為甲酸鈉與氫氧化銅、氫氧化鈉反應生成碳酸鈉、氧化亞銅沉淀和水，反應的化學方程式為：HCOONa+2Cu（OH）₂+NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+Cu₂O↓+3H₂O，
故答案為：HCOONa+2Cu（OH）₂+NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+Cu₂O↓+3H₂O；
（4）氧化亞銅與氫氣在加熱條件下反應生成銅和水，反應方程式為：Cu₂O+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+H₂O；
氧化亞銅能夠與酸反應：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，反應后生成的溶液為藍色，據此可以檢驗產物中是否含有氧化亞銅，具體操作方法為：取少量反應產物于試管中，滴加足量稀硫酸，若溶液由無色變為藍色，證明產物Cu中含有Cu₂O；若溶液不變藍色，證明產物Cu中不含Cu₂O，
故答案為：Cu₂O+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+H₂O；取少量反應產物于試管中，滴加足量稀硫酸，若溶液由無色變為藍色，證明產物Cu中含有Cu₂O；若溶液不變藍色，證明產物Cu中不含Cu₂O．

點評 本題考查了探究物質組成的方法，題目難度中等，明確甲酸鹽具有醛的性質為解答關鍵，注意掌握常見物質的組成、性質及檢驗方法，（4）中性質實驗方案的設計為易錯點，注意成分利用題中已知信息及銅離子的顏色進行分析．