Question

膽礬晶體是硫酸銅的結晶水合物，其化學式為CuSO₄?5H₂O，在加熱情況下，按溫度不同，膽礬晶體會歷經(jīng)一系列的變化，得到不同組成的固體．
（1）稱取0.1000g含有雜質的膽礬試樣于錐形瓶中，加入0.1000mol/L氫氧化鈉溶液28.00mL，反應完全后，過量的氫氧化鈉用0.1000mol/L硫酸滴定到終點，消耗硫酸10.08mL，則試樣中膽礬的質量分數(shù)為

 

．（已知：CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂+Na₂SO₄；試樣中的雜質不與酸、堿反應）
（2）將1.250g純凈的膽礬晶體置于坩堝中加熱一段時間，測得剩余固體質量為0.960g．剩余固體中結晶水的質量分數(shù)為

 

（保留三位小數(shù)）．
（3）將無水硫酸銅加熱至650℃以上，可得到黑色的氧化銅與三氧化硫、二氧化硫和氧氣的混合氣體．現(xiàn)將9.600g無水硫酸銅充分加熱分解為氧化銅，將生成的氣體通過足量的吸收劑（堿石灰），吸收劑增重4.416g．計算最終吸收劑中硫酸鹽與亞硫酸鹽的物質的量之比．
（4）無水硫酸銅受熱分解成氧化銅之前，有一種黃色中間產(chǎn)物X出現(xiàn)，其化學式可以表示為Cu_aO_b（SO₄）_c（a，b，c為整數(shù)）．將X放入水中，有不溶的藍色沉淀Y生成（化學式為CuSO₄?nCu（OH）₂），同時還有

2

3

的硫酸根溶于水．若對Y進行加熱脫水，將失去11.9%的質量．已知X和Y均可溶于稀硫酸．通過計算確定X和Y的化學式

 

．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）根據(jù)題中的信息，當向膽礬中加入氫氧化鈉溶液發(fā)生反應：CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，反應后再加H₂SO₄將剩余的NaOH中和，則根據(jù)：H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄+H₂O，計算出剩余剩余NaOH的物質的量，從而計算出與膽礬反應的NaOH的物質的量，算出CuSO₄物質的量，進一步其質量，繼而得出答案；
（2）根據(jù)CuSO₄?5H₂O

加熱  .

CuSO₄+5H₂O，采用假設的方法，假設膽礬完全分解時，求出得到固體的質量，與題中給出的固體的質量相比較，從而判斷膽礬是否完全分解，然后根據(jù)判斷的結果，根據(jù)反應方程式的計算，求出未分解的膽礬的量，進一步推算晶體中結晶水的質量分數(shù)．即得答案；
（3）根據(jù)題中的信息硫酸銅加熱至650℃以上，可得到黑色的氧化銅與三氧化硫、二氧化硫和氧氣的混合氣體，將生成的氣體通過足量的吸收劑（堿石灰）吸收，吸收劑增重4.416g，則堿石灰只能吸收三氧化硫、二氧化硫，所以三氧化硫和二氧化硫的質量之和為4.416g，再根據(jù)9.600g無水硫酸銅充分加熱分解，求出無水硫酸銅的物質的量，根據(jù)原子守恒算出二氧化硫與三氧化硫的物質的量之和，列方程求解，既得二氧化硫、三氧化硫的物質的量．即為亞硫酸鈉、硫酸鈉，即得答案；
（4）根據(jù)題意Y的化學式為CuSO₄?nCu（OH）₂，是一種不溶物，將其加熱脫水，失去11.9%的質量，則有

18n

160+98n

×100%=11.9%；算出n值既得Y的化學式；再根據(jù)Y是由X和水相遇生成的，而且X和水相遇時，有

1

3

硫酸銅轉化為Y，有

2

3

的溶解了這一條件，為了做題的方便，可假設Y為3mol，則有X和水相遇時Y為1mol，CuSO₄ 2mol，由X和Y的化學式可知，X+H₂O→Y，根據(jù)原子守恒，可將Y轉變?yōu)镃uSO₄?3CuO?3H₂O的形式，則推出黃色中間產(chǎn)物含有Cu²⁺、SO₄^2-的個數(shù)比為2：1，根據(jù)電荷守恒推出答案．

解答： 解：（1）根據(jù)題中的條件，向0.1000g含有雜質的膽礬試樣于錐形瓶中，加入0.1000mol/L氫氧化鈉溶液28.00mL，反應完全后，氫氧化鈉過量，剩余的氫氧化鈉用0.1000mol/L硫酸中和消耗硫酸10.08mL．
設與0.1000mol/L、10.08mL硫酸反應的氫氧化鈉的物質的量為xmol，則有
           H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +H₂O
           1mol           2mol
    0.1000mol/L×0.01008L  x
解得：x=0.002016mol
則與膽礬中硫酸銅反應的氫氧化鈉的物質的量為：
0.1000mol/L×0.02800L-0.002016mol=0.000784mol
設膽礬中CuSO₄的物質的量為ymol，則有
      CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
      1mol  2mol
      ymol  0.000784mol
解得：y=0.000392mol．
m（CuSO₄）=0.000392mol×250gmol^-1=0.098g
則膽礬中CuSO₄的質量分數(shù)為：

0.0098g

0.1g

×100%=98%．
故答案為：98%
（2）1.250g膽礬的物質的量為：

1.25g

250g?mol-1

=0.005mol
假設當0.005molCuSO₄?5H₂O完全分解時生成固體的物質的量為nmol，則有
       CuSO₄?5H₂O

加熱  .

CuSO₄+5H₂O
         1mol          1mol
         0.005mol       nmol
解得n=0.005mol，
m（ CuSO₄）=0.005mol×160gmol^-1=0.8g＜0.960g
故膽礬只是部分分解，設發(fā)生分解的膽礬的物質的量為mmol，則有：
        CuSO₄?5H₂O

加熱  .

CuSO₄+5H₂O
         1mol          1mol
         mmol          mmol
根據(jù)題中的條件剩余固體為 CuSO₄?5H₂O、CuSO₄的混合物，其質量為0.960g，則有
m（CuSO₄?5H₂O）+m（CuSO₄）=（0.005-m）mol×250gmol^-1-160mg=0.960g
解得：m=

0.29

90

mol
所以剩余固體中，n（ CuSO₄?5H₂O）=0.005mol-

0.29

90

mol=

0.16

90

mol
剩余固體中 CuSO₄?5H₂O晶體中結晶水的質量為：m（H₂O）=

0.16

90

mol×90gmol^-1=0.16g
所以，剩余固體中結晶水的質量分數(shù)為：

0.16g

0.96g

×100%=16.7%
故答案為：16.7%
（3）根據(jù)題中的信息：無水硫酸銅加熱至650℃以上，可得到黑色的氧化銅與三氧化硫、二氧化硫和氧氣的混合氣體，將生成的氣體通過足量的吸收劑（堿石灰），（堿石灰）增重4.416g，則有：
m（SO₂）+m（SO₃）=4.416g  ①．
9.600g無水硫酸銅物質的量為：

9.6g

160g?mol-1

=0.06mol，根據(jù)發(fā)生化學反應時原子守恒，則有：
n（SO₂）+n（SO₃）=0.06mol  ②，將①變化為64?n（SO₂）+80n（SO₃）=4.416g  ③
解②、③得 n（SO₂）=0.024mol、n（SO₃）=0.036mol，再根據(jù)原子守恒得出：
n（Na₂SO₄）=n（SO₃）=0.036mol；n（Na₂SO₃）=0.024mol
所以n（Na₂SO₄）：n（Na₂SO₃）=0.036mol：0.024mol=3：2
故答案為：3：2
（4）根據(jù)Y（化學式為CuSO₄?nCu（OH）₂）加熱脫水，將失去11.9%的質量，則有：

18n

160+98n

×100%=11.9%；解得n=3，故Y的化學式為：CuSO₄?3Cu（OH）₂；
再根據(jù)Y是由X和水相遇生成的，而且X和水相遇時，有

1

3

硫酸銅轉化為Y、有

2

3

的溶解了，設Y為3mol，則有X和水相遇時Y為1mol，CuSO₄2mol，可知黃色中間產(chǎn)物含有Cu²⁺、SO₄^2-的個數(shù)比為2：1，根據(jù)a、b、c為整數(shù)，則推出黃色中間產(chǎn)物含有Cu²⁺、SO₄^2-的個數(shù)比為2：1，根據(jù)電荷守恒則有2a=2b+2c，b=1，推出X的化學式為：Cu₂OSO₄．
故答案為：X：Cu₂OSO₄；Y：CuSO₄?3Cu（OH）₂

點評：本題是一道好題，而且難度較大，解答時要特別注意，化學過程的分析，特別是（4）題意要分析清楚，極易出錯．