Question

胆矾晶体是硫酸铜的结晶水合物，其化学式为CuSO₄?5H₂O，在加热情况下，按温度不同，胆矾晶体会历经一系列的变化，得到不同组成的固体．
（1）称取0.1000g含有杂质的胆矾试样于锥形瓶中，加入0.1000mol/L氢氧化钠溶液28.00mL，反应完全后，过量的氢氧化钠用0.1000mol/L硫酸滴定到终点，消耗硫酸10.08mL，则试样中胆矾的质量分数为

 

．（已知：CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂+Na₂SO₄；试样中的杂质不与酸、碱反应）
（2）将1.250g纯净的胆矾晶体置于坩埚中加热一段时间，测得剩余固体质量为0.960g．剩余固体中结晶水的质量分数为

 

（保留三位小数）．
（3）将无水硫酸铜加热至650℃以上，可得到黑色的氧化铜与三氧化硫、二氧化硫和氧气的混合气体．现将9.600g无水硫酸铜充分加热分解为氧化铜，将生成的气体通过足量的吸收剂（碱石灰），吸收剂增重4.416g．计算最终吸收剂中硫酸盐与亚硫酸盐的物质的量之比．
（4）无水硫酸铜受热分解成氧化铜之前，有一种黄色中间产物X出现，其化学式可以表示为Cu_aO_b（SO₄）_c（a，b，c为整数）．将X放入水中，有不溶的蓝色沉淀Y生成（化学式为CuSO₄?nCu（OH）₂），同时还有

2

3

的硫酸根溶于水．若对Y进行加热脱水，将失去11.9%的质量．已知X和Y均可溶于稀硫酸．通过计算确定X和Y的化学式

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）根据题中的信息，当向胆矾中加入氢氧化钠溶液发生反应：CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，反应后再加H₂SO₄将剩余的NaOH中和，则根据：H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄+H₂O，计算出剩余剩余NaOH的物质的量，从而计算出与胆矾反应的NaOH的物质的量，算出CuSO₄物质的量，进一步其质量，继而得出答案；
（2）根据CuSO₄?5H₂O

加热  .

CuSO₄+5H₂O，采用假设的方法，假设胆矾完全分解时，求出得到固体的质量，与题中给出的固体的质量相比较，从而判断胆矾是否完全分解，然后根据判断的结果，根据反应方程式的计算，求出未分解的胆矾的量，进一步推算晶体中结晶水的质量分数．即得答案；
（3）根据题中的信息硫酸铜加热至650℃以上，可得到黑色的氧化铜与三氧化硫、二氧化硫和氧气的混合气体，将生成的气体通过足量的吸收剂（碱石灰）吸收，吸收剂增重4.416g，则碱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质量之和为4.416g，再根据9.600g无水硫酸铜充分加热分解，求出无水硫酸铜的物质的量，根据原子守恒算出二氧化硫与三氧化硫的物质的量之和，列方程求解，既得二氧化硫、三氧化硫的物质的量．即为亚硫酸钠、硫酸钠，即得答案；
（4）根据题意Y的化学式为CuSO₄?nCu（OH）₂，是一种不溶物，将其加热脱水，失去11.9%的质量，则有

18n

160+98n

×100%=11.9%；算出n值既得Y的化学式；再根据Y是由X和水相遇生成的，而且X和水相遇时，有

1

3

硫酸铜转化为Y，有

2

3

的溶解了这一条件，为了做题的方便，可假设Y为3mol，则有X和水相遇时Y为1mol，CuSO₄ 2mol，由X和Y的化学式可知，X+H₂O→Y，根据原子守恒，可将Y转变为CuSO₄?3CuO?3H₂O的形式，则推出黄色中间产物含有Cu²⁺、SO₄^2-的个数比为2：1，根据电荷守恒推出答案．

解答： 解：（1）根据题中的条件，向0.1000g含有杂质的胆矾试样于锥形瓶中，加入0.1000mol/L氢氧化钠溶液28.00mL，反应完全后，氢氧化钠过量，剩余的氢氧化钠用0.1000mol/L硫酸中和消耗硫酸10.08mL．
设与0.1000mol/L、10.08mL硫酸反应的氢氧化钠的物质的量为xmol，则有
           H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +H₂O
           1mol           2mol
    0.1000mol/L×0.01008L  x
解得：x=0.002016mol
则与胆矾中硫酸铜反应的氢氧化钠的物质的量为：
0.1000mol/L×0.02800L-0.002016mol=0.000784mol
设胆矾中CuSO₄的物质的量为ymol，则有
      CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
      1mol  2mol
      ymol  0.000784mol
解得：y=0.000392mol．
m（CuSO₄）=0.000392mol×250gmol^-1=0.098g
则胆矾中CuSO₄的质量分数为：

0.0098g

0.1g

×100%=98%．
故答案为：98%
（2）1.250g胆矾的物质的量为：

1.25g

250g?mol-1

=0.005mol
假设当0.005molCuSO₄?5H₂O完全分解时生成固体的物质的量为nmol，则有
       CuSO₄?5H₂O

加热  .

CuSO₄+5H₂O
         1mol          1mol
         0.005mol       nmol
解得n=0.005mol，
m（ CuSO₄）=0.005mol×160gmol^-1=0.8g＜0.960g
故胆矾只是部分分解，设发生分解的胆矾的物质的量为mmol，则有：
        CuSO₄?5H₂O

加热  .

CuSO₄+5H₂O
         1mol          1mol
         mmol          mmol
根据题中的条件剩余固体为 CuSO₄?5H₂O、CuSO₄的混合物，其质量为0.960g，则有
m（CuSO₄?5H₂O）+m（CuSO₄）=（0.005-m）mol×250gmol^-1-160mg=0.960g
解得：m=

0.29

90

mol
所以剩余固体中，n（ CuSO₄?5H₂O）=0.005mol-

0.29

90

mol=

0.16

90

mol
剩余固体中 CuSO₄?5H₂O晶体中结晶水的质量为：m（H₂O）=

0.16

90

mol×90gmol^-1=0.16g
所以，剩余固体中结晶水的质量分数为：

0.16g

0.96g

×100%=16.7%
故答案为：16.7%
（3）根据题中的信息：无水硫酸铜加热至650℃以上，可得到黑色的氧化铜与三氧化硫、二氧化硫和氧气的混合气体，将生成的气体通过足量的吸收剂（碱石灰），（碱石灰）增重4.416g，则有：
m（SO₂）+m（SO₃）=4.416g  ①．
9.600g无水硫酸铜物质的量为：

9.6g

160g?mol-1

=0.06mol，根据发生化学反应时原子守恒，则有：
n（SO₂）+n（SO₃）=0.06mol  ②，将①变化为64?n（SO₂）+80n（SO₃）=4.416g  ③
解②、③得 n（SO₂）=0.024mol、n（SO₃）=0.036mol，再根据原子守恒得出：
n（Na₂SO₄）=n（SO₃）=0.036mol；n（Na₂SO₃）=0.024mol
所以n（Na₂SO₄）：n（Na₂SO₃）=0.036mol：0.024mol=3：2
故答案为：3：2
（4）根据Y（化学式为CuSO₄?nCu（OH）₂）加热脱水，将失去11.9%的质量，则有：

18n

160+98n

×100%=11.9%；解得n=3，故Y的化学式为：CuSO₄?3Cu（OH）₂；
再根据Y是由X和水相遇生成的，而且X和水相遇时，有

1

3

硫酸铜转化为Y、有

2

3

的溶解了，设Y为3mol，则有X和水相遇时Y为1mol，CuSO₄2mol，可知黄色中间产物含有Cu²⁺、SO₄^2-的个数比为2：1，根据a、b、c为整数，则推出黄色中间产物含有Cu²⁺、SO₄^2-的个数比为2：1，根据电荷守恒则有2a=2b+2c，b=1，推出X的化学式为：Cu₂OSO₄．
故答案为：X：Cu₂OSO₄；Y：CuSO₄?3Cu（OH）₂

点评：本题是一道好题，而且难度较大，解答时要特别注意，化学过程的分析，特别是（4）题意要分析清楚，极易出错．