Question

膽礬晶體是硫酸銅的結晶水合物，其化學式為CuSO₄•5H₂O。在加熱情況下，按溫度不同，膽礬晶體會歷經一系列的變化，得到不同組成的固體。

（1）稱取0.1000 g含有雜質的膽礬試樣于錐形瓶中，加入0.1000 mol/L氫氧化鈉溶液28.00 mL，反應完全后，過量的氫氧化鈉用0.1000 mol/L硫酸滴定到終點，消耗硫酸10.08 mL，則試樣中膽礬的質量分數為___________。

（已知：CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄；試樣中的雜質不與酸、堿反應）

（2）將1.250 g 純凈的膽礬晶體置于坩堝中加熱一段時間，測得剩余固體質量為0.960 g。剩余固體中結晶水的質量分數為__________(保留三位小數)。

（3）將無水硫酸銅加熱至650℃以上，可得到黑色的氧化銅與三氧化硫、二氧化硫和氧氣的混合氣體。現將9.600 g無水硫酸銅充分加熱分解為氧化銅，將生成的氣體通過足量的吸收劑（堿石灰），吸收劑增重4.416 g。計算最終吸收劑中硫酸鹽與亞硫酸鹽的物質的量之比。

（4）無水硫酸銅受熱分解成氧化銅之前，有一種黃色中間產物X出現，其化學式可以表示為Cu_aO_b(SO₄)_c（a、b、c為整數）。將X放入水中，有不溶的藍色沉淀Y生成（化學式為CuSO₄·nCu(OH)₂），同時還有2/3的硫酸根溶于水。若對Y進行加熱脫水，將失去11.9%的質量。已知X和Y均可溶于稀硫酸。通過計算確定X和Y的化學式。

 

Answer 1

【答案】

（1）0.98（3分）；

（2）0.167（3分）；

（3）3:2（4分）；            

（4）X：Cu₂OSO₄（2分）；Y：CuSO₄·3Cu(OH)₂（2分）

解題過程：

先計算Y的化學式：；解得x=3

故為CuSO₄·3Cu(OH)₂

由2/3硫酸根溶于水，且Y可溶于稀硫酸可知溶解的成分為CuSO₄，且物質的量為沉淀的2倍。由此可知黃色中間產物含有Cu²⁺、SO₄^2-的個數比為2:1，根據電荷守恒可知其化學式為Cu₂OSO₄。

【解析】

試題分析：（1）n(NaOH)=0.1000 mol/L*0.028mL=2.8*10^-3mol，n(H₂SO₄ )=0.1000 mol/L*0.0108 L=1.08*10^-3mol，和膽礬反應的氫氧化鈉物質的量為：2.8*10^-3mol-2.16*10^-3mol=6.4*10^-4mol膽礬的物質的量為3.2*10^-4mol，質量為3.2*10^-4*250g，則其質量分數為3.2*10^-4*250g/0.1g=0.8。

（2）1.250 g 純凈的膽礬晶體中硫酸銅的質量為1.25*160/250=0.8g，剩余固體質量為0.960 g中水的質量為0.16g，剩余固體中結晶水的質量分數為0.16/0.96=0.167。

（3）9.600 g無水硫酸銅的物質的量為0.06mol，吸收劑增重4.416 g，這是生成的二氧化硫和三氧化硫的質量之和。設二氧化硫和三氧化硫的物質的量分別為x,y，則有x+y=0.06， 64x+80y=4.416。解得y=0.036,x=0.024，兩者物質的量之比為3：2。

（4）先計算Y的化學式：；解得x=3     故為CuSO₄·3_Cu(OH)2。由2/3硫酸根溶于水，且Y可溶于稀硫酸可知溶解的成分為CuSO₄，且物質的量為沉淀的2倍。由此可知黃色中間產物含有Cu²⁺、SO₄^2-的個數比為2:1，根據電荷守恒可知其化學式為Cu₂OSO₄。

考點：本題考查無機物中通過計算對化學式的確定和物質組成的計算分析。