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0.1000 g含有杂质的胆矾试样于锥形瓶中，加入0.1000 mol/L氢氧化钠溶液28.00 mL，反应完全后，过量的氢氧化钠用0.1000 mol/L硫酸滴定到终点，消耗硫酸10.08 mL，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1.250 g 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0.960 g。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9.600 g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4.416 g。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

【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）

解题过程：

先计算Y的化学式：；解得x=3

故为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为CuSO₄，且物质的量为沉淀的2倍。由此可知黄色中间产物含有Cu²⁺、SO₄^2-的个数比为2:1，根据电荷守恒可知其化学式为Cu₂OSO₄。

【解析】

试题分析：（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，和胆矾反应的氢氧化钠物质的量为：2.8*10^-3mol-2.16*10^-3mol=6.4*10^-4mol胆矾的物质的量为3.2*10^-4mol，质量为3.2*10^-4*250g，则其质量分数为3.2*10^-4*250g/0.1g=0.8。

（2）1.250 g 纯净的胆矾晶体中硫酸铜的质量为1.25*160/250=0.8g，剩余固体质量为0.960 g中水的质量为0.16g，剩余固体中结晶水的质量分数为0.16/0.96=0.167。

（3）9.600 g无水硫酸铜的物质的量为0.06mol，吸收剂增重4.416 g，这是生成的二氧化硫和三氧化硫的质量之和。设二氧化硫和三氧化硫的物质的量分别为x,y，则有x+y=0.06， 64x+80y=4.416。解得y=0.036,x=0.024，两者物质的量之比为3：2。

（4）先计算Y的化学式：；解得x=3     故为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为CuSO₄，且物质的量为沉淀的2倍。由此可知黄色中间产物含有Cu²⁺、SO₄^2-的个数比为2:1，根据电荷守恒可知其化学式为Cu₂OSO₄。

考点：本题考查无机物中通过计算对化学式的确定和物质组成的计算分析。