Question

碱式氯化镁（MgOHCl）常用于塑料添加剂，工业上制备方法较多，其中利用氢氧化镁热分解氯化铵制氨气并得到碱式氯化镁的工艺属于我国首创。某科研小组同学根据该原理设计了如图实验装置来制备碱式氯化镁并探究氨的催化氧化反应，其中CuO的质量为8.0g。

请回答下列问题：

（1）装置A中发生反应生成碱式氯化镁的化学方程式为______________________。

（2）反应过程中持续通入N₂的作用有两点：一是使装置A中产生的氨气完全导出，二是____________。

（3）一段时间后，你认为装置F中可观察到什么现象？_______________________。

（4）用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因：_______________________。

（5）反应完毕，装置C中的氧化铜完全反应，由黑色变为红色，称其质量为6.8g，且生成的气体可直接排放到大气中，则红色固体是_______，该反应中电子转移的物质的量为__________mol。

（6）请你设计一个实验方案，证明装置C中完全反应后的红色固体中含氧化亚铜。已知：①Cu₂O+H⁺=Cu²⁺+Cu  ②限选试剂：2mol/LH₂SO₄溶液、12mol/LH₂SO₄溶液、2mol/LHNO₃溶液、10mol/LHNO₃溶液

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取装置C中反应后的少许固体于试管中
步骤2：___________________________________	______________________________________

Answer

（1）Mg(OH)2+NH4ClMgOHCl+NH3↑+H2O；（2）防倒吸；（3）生成红棕色气体（4）3Cu＋8H++2NO3-= 3Cu2++2NO↑＋4H2O；（5）Cu和Cu2O (2分）；0.15；（6）步骤2：向试管中加入2mol/LH2SO4溶液；溶液中出现蓝色，说明红色固体中含有Cu2O。

【解析】

试题分析：（1）在装置A中氢氧化镁和氯化铵在加热时发生反应生成碱式氯化镁和氨气即水，反应的化学方程式为Mg(OH)2+NH4ClMgOHCl+NH3↑+H2O；（2）反应过程中持续通入N2的作用有两点：一是使装置A中产生的氨气完全导出，二是使氨气中混合氮气，而氮气不能溶于水，从而可以防止倒吸现象；（3）反应产生的气体中含有氨气和水蒸气，经碱石灰干燥后氨气被催化产生NO，NO再被氧化产生红棕色的NO2，故看到的现象是红棕色的气体；（4）Cu与稀硫酸不能发生反应，NO2溶于水反应产生HNO3，HNO3与Cu发生氧化还原反应产生Cu(NO3)2、NO和水，Cu(NO3)2水溶液显蓝色，用离子方程式表示是：3Cu＋8H++2NO3-= 3Cu2++2NO↑＋4H2O；（5）反应完毕，装置C中的氧化铜完全反应，由黑色变为红色，称其质量为6.8g，8.0gCuO的物质的量是n(CuO)=8.0g÷80g/mol=0.1mol，若完全转化Cu单质，则其质量是0.1mol×64g/mol=6.4g；若完全转化为Cu2O，则其物质的量是n(Cu2O) =0.1mol÷2=0.05mol，其质量是m(Cu2O) = 0.05 mol × 144 g/mol = 7.2g，现在固体质量是6.4g< 6.8g<7.2g,则红色固体是Cu和Cu2O，假设其中含有Cu、Cu2O的物质的量分别是x、y，则根据Cu元素守恒可知：x+2y=0.1mol；根据质量关系可知：64x+144y=6.8g，解得x=0.05mol，y=0.025mol，则该反应中电子转移的物质的量为0.05mol ×2+0.025mol ×2=0.15mol。（6）装置C中完全反应后的红色固体中含氧化亚铜的实验方法是取装置C中反应后的少许固体于试管中，然后向其中加入2mol/L H2SO4溶液，Cu与硫酸不能发生反应，而Cu2O会与稀硫酸发生反应Cu2O+H+=Cu2++Cu，使溶液中出现蓝色，说明红色固体中含有Cu2O。

考点：考查碱式氯化镁的制备及氨的催化氧化反应探究的知识。