Question

10．某研究小組為了探究一種淺綠色鹽X（僅含四種元素，不含結(jié)晶水，M（X）＜908g•mol^-1）的組成和性質(zhì)，設計并完成了如下實驗

取一定量的淺綠色鹽X進行上述實驗，充分反應后得到23.3g白色沉淀E、28.8g紅色固體G和12.8g紅色固體H．
已知：
①淺綠色鹽X在570℃、隔絕空氣條件下受熱分解為非氧化還原反應．
②常溫下B呈液態(tài)且1個B分子含有10個電子
請回答如下問題：
（1）寫出B分子的電子式
（2）已知G溶于稀硝酸，溶液變成藍色，并放出無色氣體．請寫出該反應的離子方程式為3Cu₂O+14H⁺+2NO₃^-═6Cu²⁺+2NO↑+7H₂O
（3）X的化學式是Cu₄（OH）₆SO₄，在隔絕空氣、570℃溫度下加熱X至完全分解的化學反應方程式為Cu₄（OH）₆SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+3H₂O↑
（4）一定條件下，NH₃與黑色固體C發(fā)生氧化還原反應得到紅色固體和氣體丙（丙是大氣主要成分之一），寫出一個可能的化學反應方程式3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O或6CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu₂O+3H₂O，設計一個實驗方案探究 紅色固體的成分紅色固體的成分可能是Cu，或Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物，準確稱取一定量的紅色固體，在NH₃氣流中加熱至恒重后，如式樣無失重，則為Cu；如加熱后失重，根據(jù)失重的量在試樣總質(zhì)量中的比例，即可推斷出試樣為Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物．

Answer 1

分析 淺綠色鹽X在570℃、隔絕空氣條件下受熱分解為非氧化還原反應，得到A、B和黑色固體C，常溫下B呈液態(tài)且1個B分子含有10個電子，B為水，A和水反應生成的D能和氯化鋇反應生成白色沉淀E，E只能為硫酸鋇，23.3g白色沉淀E的物質(zhì)的量為n=$\frac{m}{M}$=$\frac{23.3g}{233g/mol}$=0.1mol，黑色固體C可能為四氧化三鐵、氧化銅、碳等，黑色固體C隔絕空氣在1000℃反應生成氣體F和紅色固體G，G能和硫酸反應生成紅色固體和藍色溶液應為氧化亞銅在酸性溶液中的歧化反應，所以黑色固體G為氧化亞銅，氣體F為氧氣，紅色H為銅，藍色溶液I為硫酸銅．
（1）水是共價化合物，原子間通過共用電子對形成化學鍵；
（2）紅色固體G為氧化亞銅，溶于稀硝酸，+1價銅被氧化，硝酸被還原；
（3）依據(jù)以上分析得n（CuO）：n（SO₃）=1：4，結(jié)合質(zhì)量守恒分析解答；
（4）黑色固體C為氧化銅，與氨氣反應生成氮氣（氣體丙是大氣主要成分之一）、銅或氧化亞銅和水，紅色固體可能是Cu，或Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物，依據(jù)Cu與Cu₂O的性質(zhì)設計實驗方案．

解答 解：淺綠色鹽X在570℃、隔絕空氣條件下受熱分解為非氧化還原反應，得到A、B和黑色固體C，常溫下B呈液態(tài)且1個B分子含有10個電子，B為水，A和水反應生成的D能和氯化鋇反應生成白色沉淀E，E只能為硫酸鋇，23.3g白色沉淀E的物質(zhì)的量為n=$\frac{m}{M}$=$\frac{23.3g}{233g/mol}$=0.1mol，黑色固體C可能為四氧化三鐵、氧化銅、碳等，黑色固體C隔絕空氣在1000℃反應生成氣體F和紅色固體G，G能和硫酸反應生成紅色固體和藍色溶液應為氧化亞銅在酸性溶液中的歧化反應Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，所以黑色固體G為氧化亞銅，氣體F為氧氣，紅色H為銅，藍色溶液I為硫酸銅，逆推可得：一定量的淺綠色鹽X中n（S）=0.1mol，28.8g紅色固體G為氧化亞銅，n（Cu₂O）=$\frac{28.8g}{144g/mol}$=0.2mol，12.8g紅色固體H，n（Cu）=0.2mol，淺綠色鹽X中n（Cu）=0.4mol，n（CuO）=0.4mol，淺綠色鹽X在570℃、隔絕空氣條件下受熱分解為非氧化還原反應，n（S）=0.1mol，n（CuO）：n（SO₃）=1：4，
淺綠色鹽X，僅含四種元素，不含結(jié)晶水，設化學式為：Cu₄（OH）_mSO₄，Cu₄（OH）_mSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+（m-1）H₂O↑，根據(jù)氧元素守恒得：m=4，符合M（X）＜908g•mol^-1，則該反應流程為：X在隔絕空氣、570℃溫度下加熱Cu₄（OH）₆SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+3H₂O↑，A和B反應SO₃+H₂O=H₂SO₄，硫酸與足量氯化鋇反應：H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，白色沉淀E為BaSO₄，黑色固體C為氧化銅，在1000℃反應生成氣體F為氧氣，紅色固體G為氧化亞銅4CuO$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑，G氧化亞銅和硫酸發(fā)生歧化反應：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，紅色H為銅，藍色溶液I為硫酸銅．
（1）水是共價化合物，氫原子和氧原子之間以共價鍵結(jié)合，其電子式為，
故答案為：；
（2）紅色固體G為氧化亞銅，Cu₂O中+1價的銅被硝酸氧化，稀硝酸被還原成一氧化氮，反應為：3Cu₂O+14H⁺+2NO₃^-═6Cu²⁺+2NO↑+7H₂O，
故答案為：3Cu₂O+14H⁺+2NO₃^-═6Cu²⁺+2NO↑+7H₂O； 
（3）淺綠色鹽X中n（Cu）=0.4mol，n（S）=0.1mol，n（CuO）：n（SO₃）=1：4，僅含四種元素，不含結(jié)晶水，設化學式為：Cu₄（OH）_mSO₄，Cu₄（OH）_mSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+$\frac{m}{2}$H₂O↑，根據(jù)氧元素守恒得：m=6，則該反應流程為：X在隔絕空氣、570℃溫度下加熱Cu₄（OH）₆SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+3H₂O↑，
故答案為：Cu₄（OH）₆SO₄；Cu₄（OH）₆SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+3H₂O↑；
（4）空氣主要成分為氧氣、氮氣，黑色固體C為氧化銅，與氨氣反應生成氮氣、銅（0價）或氧化亞銅（銅為+1價）和水，反應為：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O、6CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu₂O+3H₂O，紅色固體的成分可能是Cu，或Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物，準確稱取一定量的紅色固體，在NH₃氣流中加熱至恒重后，如式樣無失重，則為Cu；如加熱后失重，根據(jù)失重的量在試樣總質(zhì)量中的比例，即可推斷出試樣為Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物，
故答案為：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O、6CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu₂O+3H₂O；紅色固體的成分可能是Cu，或Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物；準確稱取一定量的紅色固體，在NH₃氣流中加熱至恒重后，如式樣無失重，則為Cu；如加熱后失重，根據(jù)失重的量在試樣總質(zhì)量中的比例，即可推斷出試樣為Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物．

點評 本題考查了物質(zhì)組成的推斷，涉及離子的檢驗、物質(zhì)的性質(zhì)等知識點，熟悉元素化合物的性質(zhì)、知道流程圖中每一步發(fā)生的反應及反應現(xiàn)象是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．