Question

20．氫能源是一種重要的清潔能源．現有兩種可產生H₂的化合物甲和乙．將6.00g甲加熱至完全分解，只得到一種地殼中含量最多的金屬單質和6.72L的H₂（已折算成標準狀況）．甲與水反應也能放出H₂，同時還產生一種白色沉淀物，該白色沉淀可溶于NaOH溶液．化合物乙在催化劑存在下可分解得到H₂和另一種單質氣體丙，丙在標準狀況下的密度為1.25g•L^-1．請回答下列問題：
（1）甲的化學式是AlH₃．
（2）甲與水反應的化學方程式是AlH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3H₂↑．
（3）氣體丙與金屬鎂反應的產物是Mg₃N₂  （用化學式表示）．
（4）乙在加熱條件下與CuO反應可生成Cu和氣體丙，寫出該反應的化學方程式3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O．
（5）有人提出產物Cu中可能還混有CuO，請設計實驗方案驗證之取樣后加H₂SO₄，如果溶液變藍，說明產物中含有Cu₂O，反之則無Cu₂O． （已知：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O）

Answer 1

分析 白色沉淀可溶于NaOH溶液，應為Al（OH）₃，說明甲中含有Al和H兩種元素，n（H₂）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，
則m（H）=0.3mol×2×1g/mol=0.6g，則6.00g甲中含有m（Al）=6.00g-0.6g=5.4g，n（Al）=$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，
所以n（Al）：n（H）=0.2mol：0.6mol=1：3，則甲的化學式為AlH₃，丙在標準狀況下的密度為1.25g•L^-1，則丙的相對原子質量為1.25g•L^-1×22.4L=28，應為N₂，則乙為NH₃，結合對應的物質以及題目要求可解答該題．

解答 解：白色沉淀可溶于NaOH溶液，應為Al（OH）₃，說明甲中含有Al和H兩種元素，n（H₂）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，則m（H）=0.3mol×2×1g/mol=0.6g，則6.00g甲中含有m（Al）=6.00g-0.6g=5.4g，n（Al）=$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，所以n（Al）：n（H）=0.2mol：0.6mol=1：3，則甲的化學式為AlH₃，丙在標準狀況下的密度為1.25g•L^-1，則丙的相對原子質量為1.25g•L^-1×22.4L=28，應為N₂，則乙為NH₃，
（1）由以上分析可知甲為AlH₃，故答案為：AlH₃；
（2）AlH₃與水發生氧化還原反應，反應的方程式為AlH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3H₂↑，
故答案為：AlH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3H₂↑；
（3）鎂可在氮氣中燃燒生成氮化鎂，化學式為Mg₃N₂，故答案為：Mg₃N₂；
（4）NH₃在加熱條件下與CuO反應可生成Cu和氣體N₂，反應的方程式為3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O，故答案為：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O；
（5）要判斷產物中是否含有CuO，可加入稀硫酸檢驗溶液是否變藍，方法是取樣后加H₂SO₄，如果溶液變藍，說明產物中含有Cu₂O，反之則無Cu₂O，
故答案為：取樣后加H₂SO₄，如果溶液變藍，說明產物中含有Cu₂O，反之則無Cu₂O．

點評 本題考查無機物的推斷，為高頻考點，把握Al及其化合物、相互轉化為解答的關鍵，側重分析與推斷能力的考查，注意根據相關反應的現象以及數據判斷甲乙兩種物質為解答的突破口，題目難度中等．