Question

0.80 g CuSO₄·5H₂O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。

请回答下列问题：

(1)试确定200 ℃时固体物质的化学式________________________________________________________________________；

(2)取270 ℃所得样品，于570 ℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为　CuSO₄　　　CuO＋SO₃↑　。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为　CuSO₄·5H₂O　，其存在的最高温度是　102 ℃　；

(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为　Cu＋2H₂SO₄(浓)　　　CuSO₄＋2H₂O＋SO₂↑　；

(4)在0.10 mol·L^－1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH＝8时，c(Cu^2＋)＝　2.2×10^－8　 mol·L^－1{K_sp[Cu(OH)₂]＝2.2×10^－20}。若在0.1 mol·L^－1硫酸铜溶液中通入过量H₂S气体，使Cu^2＋完全沉淀为CuS，此时溶液中的H^＋浓度是　0.2　 mol·L^－1。

Answer 1

(1)CuSO₄·H₂O　(2)CuSO₄CuO＋SO₃↑　CuSO₄·5H₂O　102 ℃　(3)Cu＋2H₂SO₄(浓)CuSO₄＋2H₂O＋SO₂↑　(4)2.2×10^－8　0.2

解析：(1)0.80 g CuSO₄·5H₂O中含有CuSO₄的质量为0.8×＝0.51。由图象可知当温度升高到102℃时CuSO₄·5H₂O开始部分脱水，在113℃～258℃时剩余固体质量为0.57g，根据原子守恒可计算出此时对应的化学式，设化学式为CuSO₄·nH₂O，则有0.57×＝0.51，解得n＝1，所以200℃时固体物质的化学式为CuSO₄·H₂O；

(2)由图象可知当温度超过258℃时，剩余物质恰好是CuSO₄，高温下分解的化学方程式是CuSO₄CuO＋SO₃↑；CuO溶于硫酸生成CuSO₄，结晶析出生成胆矾即CuSO₄·5H₂O；由图象可知CuSO₄·5H₂O存在的最高温度是102℃；

(3)SO₃溶于水生成硫酸，浓硫酸在加热时与铜反应的化学方程式为Cu＋2H₂SO₄CuSO₄＋2H₂O＋SO₂↑；

(4)因为K_sp[Cu(OH)₂]＝c(Cu^2＋)·c²(OH^－)＝2.2×10^－20，当溶液的pH＝8时，c(OH^－)＝10^－6，所以c(Cu^2＋)＝2.2×10^－8；硫酸铜溶液中通入过量H₂S气体时反应的化学方程式为：CuSO₄＋H₂S===H₂SO₄＋CuS↓，忽略溶液体积变化，根据原子守恒可知生成的硫酸的浓度是0.1 mol·L^－1，所以H^＋浓度是0.2 mol·L^－1。