Question

6．某化工厂用石灰石和废铜屑等设计生产石青、波尔多液的工艺流程如图1：

（一）产品制备
（1）流程图中X的化学式为CO₂；
（2）反应②分两步进行，化学方程式分别为：
第一步2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，第二步CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
（3）硫酸铜的溶解度如表：

温度/℃	0	10	20	30	40	50	60	80	100
溶解度/g	14.3	17.4	20.7	25.0	28.5	33.3	40.0	55.0	75.4

蒸发浓缩后热溶液经处理大量析出晶体，温度到达30℃时，剩余硫酸铜溶液的溶质质量分数为20%；待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2-3次，用冰水洗涤的目的是：Ⅰ是除去晶体表面的杂质；Ⅱ是0℃时硫酸铜溶解度小，损失少．
（4）反应④中硫酸铜、生石灰和水制备波尔多液，其化学方程式为：Ⅰ是CaO+H₂O═Ca（OH）₂；Ⅱ是Ca（OH）₂+CuSO₄=CaSO₄+Cu（OH）₂↓．
（二）组成测定
查阅资料得知，石青的化学式可表示为aCuCO₃•bCu（OH）₂，已知Cu（OH）₂和CuCO₃都能受热分解，分别生成两种氧化物，其中Cu（OH）₂的分解温度为66℃到68℃，CuCO₃的分解温度为200℃到220℃．为测定其组成，小组同学称取石青样品34.6g，用如图2装置进行实验．
（5）洗气瓶A中氢氧化钠溶液的作用是除去空气中的二氧化碳；B中所装液体为浓硫酸．
（6）现控制C装置中的温度为250℃对石青进行热分解，直至C装置中剩余固体质量不再变化为止，再缓缓通入一段时间空气后，冷却后装置D增重1.8g，装置E增重8.8g．通过计算可得 a：b=2：1．
（7）若缺少F装置，测得的a：b的值会偏大（选填“偏大”、“偏小”、“不变”）．
（三）脱水探究
硫酸铜晶体受热会逐步失去结晶水．取纯净CuSO₄•5H₂O固体2.50g，放在如图2实验装置C中进行加热，测定固体质量随温度的变化情况如图3所示．
（8）G点固体的化学式是CuSO₄•H₂O．
（9）H点所得固体的颜色是白色．
（10）将CuSO₄•5H₂O固体加热到570℃分解后，得到的主要产物是黑色粉末、硫的一种氧化物和水蒸气，该反应的化学方程式为：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑+5H₂O↑．

Answer 1

分析 （一）产品制备
高温条件下，碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳；
加热条件下，铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水；
饱和溶液的溶质质量分数=$\frac{溶解度}{100g+溶解度}$×100%；
（二）组成测定
氢氧化钠溶液能够吸收空气中的二氧化碳气体；
浓硫酸能够吸收水蒸气，可以用作氢气、氧气、二氧化碳等气体的干燥剂；
冷却后装置D增重1.8g，说明生成了1.8g水，装置E增重8.8g，说明生成了8.8g二氧化碳；
碱石灰能够吸收水蒸气和二氧化碳；
（三）脱水探究
根据图中提供的数据可以进行相关方面的计算和判断；
无水硫酸铜是白色固体；
将CuSO₄•5H₂O固体加热到570℃分解后，得到的主要产物是氧化铜、三氧化硫和水．

解答 解：（1）流程图中X的化学式为CO₂．
故填：CO₂．
（2）反应②分两步进行，化学方程式分别为：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO、CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O．
故填：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O．
（3）析出晶体后的溶液是饱和溶液，温度到达30℃时，硫酸铜的溶解度是25g，剩余硫酸铜溶液的溶质质量分数为：$\frac{25g}{100g+25g}$×100%=20%；
用冰水洗涤的目的是：Ⅰ是除去晶体表面的杂质；Ⅱ是0℃时硫酸铜溶解度小，损失少．
故填：20%；0℃时硫酸铜溶解度小，损失少．
（4）反应④中硫酸铜、生石灰和水制备波尔多液，其化学方程式为：Ⅰ是应该和水反应生成氢氧化钙，反应的化学方程式为：CaO+H₂O═Ca（OH）₂；Ⅱ是氢氧化钙和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钙，反应的化学方程式为：Ca（OH）₂+CuSO₄=CaSO₄+Cu（OH）₂↓．
故填：CaO+H₂O═Ca（OH）₂；Ca（OH）₂+CuSO₄=CaSO₄+Cu（OH）₂↓．
（5）洗气瓶A中氢氧化钠溶液的作用是除去空气中的二氧化碳；B中所装液体为浓硫酸．
故填：除去空气中的二氧化碳；浓硫酸．
（6）水的质量是1.8g，二氧化碳质量是8.8g，则反应生成氧化铜质量为：34.6g-1.8g-8.8g=24g，
aCuCO₃•bCu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（a+b）CuO+bH₂O+aCO₂↑，
                                           80（a+b） 18b     44a
                                             24g          1.8g     8.8g
$\frac{80（a+b）}{24g}$=$\frac{18b}{1.8g}$=$\frac{44}{8.8g}$，
$\frac{a}{b}$=$\frac{2}{1}$，
故填：2：1．
（7）若缺少F装置，空气中的水蒸气和二氧化碳会进入E中，导致测定的二氧化碳质量偏大，从而导致测得的a：b的值会偏大．
故填：偏大．
（8）设G点固体的化学式是CuSO₄•xH₂O，
根据题意有：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄•xH₂O+（5-x）H₂O，
                                                160+18x          18（5-x）
                                                 1.78g                0.72g
$\frac{160+18x}{1.78g}$=$\frac{18（5-x）}{0.72g}$，
x=1，
故填：CuSO₄•H₂O．
（9）H点所得固体是无水硫酸铜，无水硫酸铜的颜色是白色的．
故填：白色．
（10）将CuSO₄•5H₂O固体加热到570℃分解后，得到的主要产物是氧化铜、三氧化硫和水，反应的化学方程式为：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑+5H₂O↑．
故填：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑+5H₂O↑．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．