Question

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6.00 g甲加熱至完全分解，只得到一種短周期元素的金屬單質和6.72 LH₂（已折算成標準狀況）。甲與水反應也能產生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，丙在標準狀態下的密度為1.25 g/L。請回答下列問題：

（1）甲的化學式是_________；乙的電子式是__________。

（2）甲與水反應的化學方程式是__________________________________-。

（3）氣體丙與金屬鎂反應的產物是_______（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_________。

有人提出產物Cu中可能還含有Cu₂O，請設計實驗方案驗證之_________________________。

（已知Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O）

（5）甲與乙之間_______（填“可能”或“不可能）發生反應產生H₂，判斷理由是________。

 

Answer 1

【答案】

（1）AlH₃     

（2）AlH₃+3H₂O=Al(OH)₃+3H₂↑

（3）Mg₃N₂

（4）2NH₃+3CuO3Cu+ N₂↑+3H₂O；取少量反應產物，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。

（5）可能；AlH₃中含-1價H，NH₃中含+1價H，可發生氧化還原反應產生H₂。

【解析】“單質氣體丙在標準狀態下的密度為1.25 g/L”——丙為N₂，化合物乙分解得到H₂和N₂，化合物乙為NH₄H，NH₄H有NH₄⁺和H^—構成的離子化合物。6.00 g化合物甲分解得到短周期元素的金屬單質和0.3 molH₂，而短周期元素的金屬單質的質量為5.4 g；化合物甲與水反應生成的白色沉淀可溶于NaOH溶液，說明該沉淀可能是Al(OH)₃，進而可判定化合物甲為AlH₃。涉及的反應為：

a.甲、乙受熱分解：2AlH₃2Al+3H₂↑    2NH₄HN₂↑+5H₂↑

b.甲與水反應： 2AlH₃+6H₂O2Al(OH)₃+6H₂↑

c. 2NH₄H+5CuO="5Cu+" N₂↑+5H₂O

d. 化合物甲與乙可能發生的反應：2AlH₃+ 2NH₄H =2Al+N₂↑+8H₂↑

化合物甲和乙的組成中都含—1價H，—1價H還原性很強，可發生氧化還原反應產生H₂；

且2Al⁺³化合價降低6，2NH₄H 中8H⁺¹化合價降低8，化合價共降低14；2AlH₃中6H^—1和2NH₄H中2H^—化合價升高8，2NH₄H中2N^—3化合價升高6，化合價共升高14。

NH₄H電子式：

第（4）題的實驗設計是1992年全國高考題的再現：Cu⁺在酸性溶液中不穩定，可發生自身氧化還原反應生成Cu²⁺和Cu。現有濃硫酸、濃硝酸、稀硫酸、稀硝酸、FeCl₃稀溶液及pH試紙，而沒有其它試劑。簡述如何用最簡便的實驗方法來檢驗CuO經氫氣還原所得到的紅色產物中是否含有堿性氧化物Cu₂O。

實驗方案設計的關鍵是Cu₂O溶解而Cu不溶解：①Cu₂O為堿性氧化物；②不能選用具有強氧化性的試劑，否則Cu被氧化為Cu²⁺。

實驗方案設計的表述：簡述操作步驟，復述實驗現象，根據現象作出判斷。

【考點定位】本題要求根據物質的性質及其計算進行推理，考查了化學式、電子式、化學方程式的正確書寫，根據題給信息設計實驗的能力，并要求根據物質的組成判斷物質的化學性質。本題完全依據2013年《考試說明》樣卷對應試題的模式進行命題。