Question

6．某化工廠用石灰石和廢銅屑等設計生產石青、波爾多液的工藝流程如圖1：

（一）產品制備
（1）流程圖中X的化學式為CO₂；
（2）反應②分兩步進行，化學方程式分別為：
第一步2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，第二步CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
（3）硫酸銅的溶解度如表：

溫度/℃	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

蒸發濃縮后熱溶液經處理大量析出晶體，溫度到達30℃時，剩余硫酸銅溶液的溶質質量分數為20%；待結晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2-3次，用冰水洗滌的目的是：Ⅰ是除去晶體表面的雜質；Ⅱ是0℃時硫酸銅溶解度小，損失少．
（4）反應④中硫酸銅、生石灰和水制備波爾多液，其化學方程式為：Ⅰ是CaO+H₂O═Ca（OH）₂；Ⅱ是Ca（OH）₂+CuSO₄=CaSO₄+Cu（OH）₂↓．
（二）組成測定
查閱資料得知，石青的化學式可表示為aCuCO₃•bCu（OH）₂，已知Cu（OH）₂和CuCO₃都能受熱分解，分別生成兩種氧化物，其中Cu（OH）₂的分解溫度為66℃到68℃，CuCO₃的分解溫度為200℃到220℃．為測定其組成，小組同學稱取石青樣品34.6g，用如圖2裝置進行實驗．
（5）洗氣瓶A中氫氧化鈉溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳；B中所裝液體為濃硫酸．
（6）現控制C裝置中的溫度為250℃對石青進行熱分解，直至C裝置中剩余固體質量不再變化為止，再緩緩通入一段時間空氣后，冷卻后裝置D增重1.8g，裝置E增重8.8g．通過計算可得 a：b=2：1．
（7）若缺少F裝置，測得的a：b的值會偏大（選填“偏大”、“偏小”、“不變”）．
（三）脫水探究
硫酸銅晶體受熱會逐步失去結晶水．取純凈CuSO₄•5H₂O固體2.50g，放在如圖2實驗裝置C中進行加熱，測定固體質量隨溫度的變化情況如圖3所示．
（8）G點固體的化學式是CuSO₄•H₂O．
（9）H點所得固體的顏色是白色．
（10）將CuSO₄•5H₂O固體加熱到570℃分解后，得到的主要產物是黑色粉末、硫的一種氧化物和水蒸氣，該反應的化學方程式為：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑+5H₂O↑．

Answer 1

分析 （一）產品制備
高溫條件下，碳酸鈣分解生成氧化鈣和二氧化碳；
加熱條件下，銅和氧氣反應生成氧化銅，氧化銅和稀硫酸反應生成硫酸銅和水；
飽和溶液的溶質質量分數=$\frac{溶解度}{100g+溶解度}$×100%；
（二）組成測定
氫氧化鈉溶液能夠吸收空氣中的二氧化碳氣體；
濃硫酸能夠吸收水蒸氣，可以用作氫氣、氧氣、二氧化碳等氣體的干燥劑；
冷卻后裝置D增重1.8g，說明生成了1.8g水，裝置E增重8.8g，說明生成了8.8g二氧化碳；
堿石灰能夠吸收水蒸氣和二氧化碳；
（三）脫水探究
根據圖中提供的數據可以進行相關方面的計算和判斷；
無水硫酸銅是白色固體；
將CuSO₄•5H₂O固體加熱到570℃分解后，得到的主要產物是氧化銅、三氧化硫和水．

解答 解：（1）流程圖中X的化學式為CO₂．
故填：CO₂．
（2）反應②分兩步進行，化學方程式分別為：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO、CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O．
故填：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O．
（3）析出晶體后的溶液是飽和溶液，溫度到達30℃時，硫酸銅的溶解度是25g，剩余硫酸銅溶液的溶質質量分數為：$\frac{25g}{100g+25g}$×100%=20%；
用冰水洗滌的目的是：Ⅰ是除去晶體表面的雜質；Ⅱ是0℃時硫酸銅溶解度小，損失少．
故填：20%；0℃時硫酸銅溶解度小，損失少．
（4）反應④中硫酸銅、生石灰和水制備波爾多液，其化學方程式為：Ⅰ是應該和水反應生成氫氧化鈣，反應的化學方程式為：CaO+H₂O═Ca（OH）₂；Ⅱ是氫氧化鈣和硫酸銅反應生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈣，反應的化學方程式為：Ca（OH）₂+CuSO₄=CaSO₄+Cu（OH）₂↓．
故填：CaO+H₂O═Ca（OH）₂；Ca（OH）₂+CuSO₄=CaSO₄+Cu（OH）₂↓．
（5）洗氣瓶A中氫氧化鈉溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳；B中所裝液體為濃硫酸．
故填：除去空氣中的二氧化碳；濃硫酸．
（6）水的質量是1.8g，二氧化碳質量是8.8g，則反應生成氧化銅質量為：34.6g-1.8g-8.8g=24g，
aCuCO₃•bCu（OH）₂$\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裝置，空氣中的水蒸氣和二氧化碳會進入E中，導致測定的二氧化碳質量偏大，從而導致測得的a：b的值會偏大．
故填：偏大．
（8）設G點固體的化學式是CuSO₄•xH₂O，
根據題意有：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點所得固體是無水硫酸銅，無水硫酸銅的顏色是白色的．
故填：白色．
（10）將CuSO₄•5H₂O固體加熱到570℃分解后，得到的主要產物是氧化銅、三氧化硫和水，反應的化學方程式為：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑+5H₂O↑．
故填：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑+5H₂O↑．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．