Question

【題目】膽礬(CuSO4·5H2O)是銅的重要化合物，在工業生產中應用廣泛。實驗室制備膽礬的流程如下：

(1) 稀硫酸、稀硝酸與銅粉反應生成一種無色氣體，該氣體是_____(寫化學式)，制得的膽礬晶體中可能存在的雜質是_____(寫名稱)。

(2) 實驗室可采用沉淀法測定所得膽礬晶體中CuSO4·5H2O的含量，步驟如下：

①取樣、稱量；②加水充分溶解；③加入BaCl2溶液；④過濾、洗滌、干燥；⑤稱量、計算。在過濾前，需要檢驗SO42-是否沉淀完全，檢驗方法是____________________________________________

(3) 若改變反應條件可獲得化學式為Cux(OH)y(SO4)z·nH2O的晶體，用熱重分析儀對Cux(OH)y(SO4)z·nH2O晶體進行分析并推斷該晶體的化學式。取3.30 g晶體樣品進行熱重分析，所得固體質量的變化曲線如下圖所示。已知：體系溫度在650 ℃及以下時，放出的氣體只有水蒸氣；實驗測得溫度在650 ℃時，殘留固體的組成可視為aCuO·bCuSO4；溫度在1 000 ℃以上時，得到的固體為Cu2O。

請回答下列問題：

①溫度650～1 000 ℃產生的氣體中，n(O)∶n(S)____(填“>”“<”或“＝”)3。

②通過計算推斷Cux(OH)y(SO4)z·nH2O晶體的化學式：__________。

Answer 1

【答案】NO 硝酸銅 靜置后，向上層清液中滴加少量BaCl2溶液，若無沉淀產生，則證明SO42-沉淀完全 > Cu2(OH)2SO4·4H2O

【解析】

（1）制硫酸銅時是用銅與硝酸、硫酸的混合物反應的，生成NO等，可根據反應物判斷可能存在的雜質；

（2）在過濾前，需要檢驗SO42-是否沉淀完全，檢驗方法是：靜置后，向上層清液中滴加少量BaCl2溶液，若無沉淀產生，則證明SO42-沉淀完全。

（3）①aCuO·bCuSO4溫度在1 000 ℃以上時，得到的固體為Cu2O，生成SO3和O2，由此分析；

②n(Cu2O)=1.44g/144g·mol－1=0.01mol;

n(H2O)=（3.30g-2.40g）/18g·mol－1=0.05mol;

由2.4g固體的組成可視為aCuO·bCuSO4；有2.40g=80g·mol－1a+160g·mol－1b，由銅守恒，a+b=0.02mol,解得a=b=0.01mol;Cux(OH)y(SO4)z·nH2O中x:y:z:n=0.02:0.02:0.01:(0.05-0.02/2)=2:2:1:4。

（1）制硫酸銅時，是用銅與硝酸、硫酸的混合物反應的，生成NO等，銅與硝酸能生成硝酸銅，所以可能混有硝酸銅雜質，化學式為Cu（NO3）2。

（2）在過濾前，需要檢驗SO42-是否沉淀完全，檢驗方法是：靜置后，向上層清液中滴加少量BaCl2溶液，若無沉淀產生，則證明SO42-沉淀完全。

（3）①aCuO·bCuSO4溫度在1 000 ℃以上時，得到的固體為Cu2O，生成SO3和O2，溫度650～1 000 ℃產生的氣體中，n(O)∶n(S)>1：3；

②n(Cu2O)=1.44g/144g·mol－1=0.01mol;

n(H2O)=（3.30g-2.40g）/18g·mol－1=0.05mol;

由2.4g固體的組成可視為aCuO·bCuSO4；有2.40g=80g·mol－1a+160g·mol－1b，由銅守恒，a+b=0.02mol,解得a=b=0.01mol;Cux(OH)y(SO4)z·nH2O中x:y:z:n=0.02:0.02:0.01:(0.05-0.02/2)=2:2:1:4，化學式為Cu2(OH)2SO4·4H2O。