Question

0.80gCuSO₄?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）如图所示．

请回答下列问题：
（1）试确定200℃时固体物质的化学式______（要求写出推断过程）；
（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______ CuO+SO₃↑

Answer 1

【答案】分析：（1）由图分析可知，CuSO₄?5H₂O受热到102℃时开始脱水分解，113℃时可得到较稳定的一种中间物，到258℃时才会继续分解．在200℃时失去的水的质量为0.80g-0.57g=0.23g，根据相应的化学方程式即可确定此时固体物质的化学式；
（2）温度为570℃灼烧得到的黑色粉末是CuO，氧化性气体则为SO₃，反应方程式为：CuSO₄  CuO+SO₃↑；CuO与稀硫酸反应的产物是硫酸铜和水，蒸发浓缩、冷却得到的晶体为
CuSO₄?5H₂O；根据图象分析其存在的最高102℃；
（3）根据浓硫酸具有强氧化性进行分析并写出有关的化学方程式；
（4）根据溶度积常数进行计算c（Cu²⁺），根据溶液的电中性计算H⁺浓度．
解答：解：（1）CuSO₄?5H₂O受热到102℃时开始脱水分解，113℃时可得到较稳定的一种中间物，到258℃时才会继续分解．在200℃时失去的水的质量为0.80g-0.57g=0.23g，
根据反应的化学方程式：
CuSO₄?5H₂O CuSO₄?（5-n）H₂O+nH₂O
250                              18n
0.80g                           0.80g-0.57g=0.23g
，解得n=4，
200℃时该固体物质的化学式为CuSO₄?H₂O，故答案为CuSO₄?H₂O；
（2）温度为570℃灼烧得到的黑色粉末应是CuO，氧化性气体则为SO₃，反应方程式为：CuSO₄  CuO+SO₃↑；CuO与稀硫酸反应的产物是硫酸铜和水，
蒸发浓缩、冷却得到的晶体为CuSO₄?5H₂O；其存在的最高102℃．故答案为：CuSO₄  CuO+SO₃↑； CuSO₄?5H₂O；102℃；
（3）SO₃与水反应生成硫酸，浓硫酸与铜加热反应的化学方程式为：2H₂SO₄（浓）+Cu CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，故答案为：2H₂SO₄（浓）+Cu CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（4）根据题给Cu（OH）₂的溶度积即可确定pH=8时，c（OH^-）=10^-6mol/L，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，则c（Cu²⁺）=2.2×10^-8mol?L^-1；在0.1mol?L^-1硫酸铜溶液中通入
过量H₂S气体，使Cu²⁺完全沉淀为CuS，此时溶液中的溶质为硫酸，c（SO₄^2-）不变，为0.1mol?L^-1，由电荷守恒可知c（H⁺）为0.2mol?L^-1．故答案为：2.2×10^-8；0.2．
点评：本题考查硫酸铜结晶水含量的测定、溶度积常数的计算以及物质的量浓度的有关计算，题目较为综合，分析图象信息是完成本题目的关键．