Question

下图所示的实验装置可用来测定含两种元素的某种气体X的分子式：

 

在注射器A中装有240毫升气体X并慢慢通过不含空气并装有红热的氧化铜的玻璃管B，使之完全反应，得到下面的实验结果：

①实验前B管重20.32克，实验后B管重20.00克；②B管中的黑色粉末变成红色粉末；

③在C管中收集到的无色液体是水；④在注射器D中收集到的气体是氮气。

请回答下列问题：

（1）X气体是由________和________元素组成的。

（2）若240毫升X气体完全反应后，收集到的氮气质量是0.28克。根据实验时温度和压强计算1摩尔X气体的体积是24 000毫升，则X的摩尔质量是___________克/摩尔。

（3）通过计算，确定X的分子式为____________。

（4）写出B中发生反应的化学方程式(X在该条件下不发生分解反应) ____________________。

Answer

氮 氢 32 N2H4 N2H4＋2CuON2＋2H2O＋2Cu

【解析】（1）由题目信息可知，C管中收集到水，D中收集到N2，说明气体X与氧化铜反应有氮气、水生成，气体x只含有两种元素，根据元素守恒可知，气体X含有N、H元素；（2）1molX的气体的体积是24000mL，故240mLX气体的物质的量为240mL/24000mL×1mol=0.01mol，反应收集到氮气的质量是0.28g，物质的量为0.28g÷28g/mol=0.01mol，B管中CuO含O：20.32 g-20.00 g=0.32 g，物质的量为0.32g÷16g/mol=0.02mol，n（H2O）=0.02mol，故生成的水中H元素的质量为0.02 mol×2×1g/mol=0.04g，所以气体X的质量为0.28g+0.04g=0.32g，故气体X的摩尔质量为0.32g÷0.01mol=32g/mol；（3）根据（2）中可知n（X）=0.01 mol，n（N）=0.01mol×2=0.02mol，n（H）=0.02 mol×2=0.04mol，因此n（X）：n（N）：n（H）=0.01 mol：0.02 mol：0.04mol=1：2：4，所以X的化学式为N2H4；（4）由题目信息可知，B管中的黑色粉末变成红色粉末，说明反应生成Cu，C管中收集到水，D中收集到N2，说明气体X与氧化铜反应有氮气、水生成，故气体X与氧化铜反应生成铜、氮气与水，反应方程式为N2H4＋2CuON2＋2H2O＋2Cu。

点睛：本题考查物质组成的推断等，是计算型推断，利用质量守恒进行推断是解题的关键，本题注重基础知识和基本能力的考查。