Question

16．胆矾（CuSO₄•5H₂O）是铜的重要化合物，有着广泛的应用．以下是CuSO₄•5H₂O的实验室制备流程图．
完成下列各题：
Ⅰ．（1）向含铜粉的稀硫酸中滴加浓硝酸，随着铜粉的溶解可能观察到的实验现象溶液呈蓝色、有红棕色气体生成．
（2）制得的胆矾晶体（CuSO₄•5H₂O）中可能存在的杂质是Cu（NO₃）₂（写化学式）．
（3）采用重量法测定CuSO₄•5H₂O的含量时，步骤如下：
①取样，称量     ②加水溶解    ③加氯化钡溶液生成沉淀   ④过滤（其余步骤省略）在过滤前，需要检验是否沉淀完全，其操作是向上层清液中继续滴加加氯化钡溶液，若有沉淀产生说明还没有沉淀完全．
Ⅱ．某研究性学习小组用ZRY-1型热重分析仪对12.5克硫酸铜晶体（CuSO₄•5H₂O）进行热重分析，随温度的升高，硫酸铜晶体依次发生下列反应．
a．CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;258℃\;}}{\;}$CuSO₄+5H₂O       b．CuSO₄$\frac{\underline{\;650℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑，2SO₃$\stackrel{△}{?}$2SO₂+O₂
c.4CuO$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑
请回答下列问题：
（4）①实验过程中热重分析仪测得残留固体质量为3.8g，试推断该固体的组分是CuO与Cu₂O（写化学式），其对应的物质的量之比是2：1．
②热重分析仪加热晶体至恒重后，将全部气体导出，通入氢氧化钡溶液充分反应，所得沉淀经过滤、洗涤、干燥，质量为11.65g．

Answer 1

分析 （1）铜与浓硝酸反应有硝酸铜和红棕色的二氧化氮产生，根据反应的产物判断现象；
（2）制硫酸铜时，用铜与硝酸、硫酸的混合物反应的，所以可根据反应物判断可能存在的杂质；
（3）需要检验是否沉淀完全，可以通过检验溶液中是否有硫酸根离子判断，可以向上层清液中继续滴加加氯化钡溶液，若有沉淀产生说明还没有沉淀完全；
（4）①根据题中反应的方程式可知，最后残留的固体应为氧化铜或氧化亚铜或两者的混合物，根据铜元素守恒列方程组可求得混合的组成及物质的量之比；
②根据硫元素质量守恒定律可知生成三氧化硫、二氧化硫的总物质的量为硫酸铜晶体的物质的量，三氧化硫、二氧化硫、氧气混合气体与氢氧化钡生成硫酸钡沉淀，据此计算出沉淀质量．

解答 解：（1）铜与浓硝酸反应为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，生成硫酸铜和二氧化氮气体，观察到溶液呈蓝色、有红棕色气体生成，
故答案为：溶液呈蓝色；有红棕色气体生成；
（2）制硫酸铜时，用铜与硝酸、硫酸的混合物反应的，铜与硝酸能生成硝酸铜，所以可能混有硝酸铜杂质，化学式为Cu（NO₃）₂，
故答案为：Cu（NO₃）₂；
（3）需要检验是否沉淀完全，可以通过检验溶液中是否有硫酸根离子判断，可以向上层清液中继续滴加加氯化钡溶液，若有沉淀产生说明还没有沉淀完全，
故答案为：向上层清液中继续滴加加氯化钡溶液，若有沉淀产生说明还没有沉淀完全；
（4）①根据题中反应的方程式可知，最后残留的固体应为氧化铜或氧化亚铜或两者的混合物，设氧化铜的物质的量为xmol，氧化亚铜的物质的量为ymol，根据题意$\left\{\begin{array}{l}{（x+2y）×250=12.5}\\{80x+144y=3.8}\end{array}\right.$，解得x=$\frac{1}{40}$，y=$\frac{1}{80}$，所以CuO与Cu₂O的物质的量之比为2：1，
故答案为：CuO与Cu₂O；2：1；
②能够与氢氧化钡反应的气体为二氧化硫，根据反应方程式CuSO₄$\frac{\underline{\;650℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑，2SO₃$\stackrel{△}{?}$2SO₂+O₂ 可知，生成二氧化硫的物质的量等于硫酸铜的物质的量，可以分解生成三氧化硫、二氧化硫的物质的量为0.05mol，三氧化硫、二氧化硫、氧气与氢氧化钡溶液反应生成0.05mol硫酸钡，生成硫酸钡的质量为233g/mol×0.05mol=11.65g，
故答案为：11.65．

点评 本题考查了物质含量的测定、实验现象等观察、实验原理的分析等，题目难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力和计算能力．