Question

取25.0 g CuSO₄·5H₂O晶体，加热使之均匀缓慢升温至1 000 ℃，并恒温1小时，将带火星的木条插入产生的气体中，木条可以复燃。试通过计算完成下列问题。（已知：在1 000 ℃时，Cu⁺比Cu²⁺稳定）

以下是加热过程中发生的化学反应：CuSO₄·5H₂OCuSO₄+5H₂O↑

CuSO₄CuO+SO₃↑

4CuO2Cu₂O+O₂↑

2SO₃2SO₂+O₂

(1)充分反应后，最终固体产物颜色为___________，其质量为___________g。

（2）在某中间温度时，固体产物质量能否为10 g? ___________ (填“能”或“不能”)。如可能，请计算其组成和质量，如不可能，请说明理由：_________________________________。

（3）如果某同学在做此实验时，最后得到固体质量为7.6 g，试计算该固体的组成和质量。

（4）不考虑实验带来的误差，在该反应条件下最终生成气态产物除去水后，物质的量可能为（    ）

A.0.10 mol                B.0.15 mol                 C.0.20 mol

Answer 1

(1)红色  7.2

(2)能  产物中有6 g CuO和4 g CuSO₄

(3)Cu₂O:3.6 g,CuO:4 g

(4)B

解析：（1）根据题意可得关系式：

2CuSO₄·5H₂O  —  Cu₂O

    2×250                 144

      25.0 g                  x

x=7.2 g

(2)若产物全部是CuSO₄，则质量为16 g；若产物全部是CuO，则质量为8 g，所以10 g固体中含有CuSO₄和CuO。设CuSO₄和CuO的物质的量分别为x、y，则

解得：x=0.025 mol, y=0.075 mol，

即m(CuSO₄)=0.025 mol×160 g·mol^-1=4 g。

m(CuO)=0.075 mol×80 g·mol^-1=6 g。

（3）若产物全部是CuO，则质量为8 g；若产物全部是Cu₂O，则质量为7.2 g，所以7.6 g固体中含有CuO和Cu₂O。设Cu₂O和CuO的物质的量分别为a mol、b mol，则

解得a=0.025,b=0.05,

即m(Cu₂O)=3.6 g,m(CuO)=4 g

(4)根据题意，4CuSO₄·5H₂O—4CuO—O₂↑—4SO₃↑,

                                4                         1           4

                            0.10 mol        0.025 mol   0.10 mol

 

因此最终气态产物（除H₂O外含O₂、SO₂）的物质的量n为0.125 mol＜n＜0.175 mol。