Question

3．取25.0gCuSO₄•5H₂O晶体，加热使之均匀、缓慢升温至1000℃并恒温1小时，试通过计算回答下列问题（如果是混合物，要算出混合物中各组分的质量）：
（1）在某中间温度时，固体产物质量是否可能为10g？
（2）不考虑实验带来的误差，在反应条件下，反应气态产物除去水后，物质的量可能为C　
    A．0mol     B．0.1mol     C．大于0.1mol
（3）你认为最终固体产物为多少克？产物颜色如何？
（4）如果某同学做此实验时最后固体质量为7.6g，试计算其组分．

Answer 1

分析 （1）发生的反应有：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+5H₂O↑、CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+SO₃↑、4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑ 等，假设产物全部是CuSO₄，或者产物全部是CuO，计算固体质量判断组成，再根据质量、Cu元素物质的量列方程计算；
（2）根据4CuO=2Cu₂O+O₂↑、2SO₃ 2SO₂+O₂↑判断；
（3）最终固体产物为Cu₂O，根据2CuSO₄•5H₂O～Cu₂O计算；
（4）假设固体全部为Cu₂O，计算其质量，结合（1）中计算判断组成，再根据质量、Cu元素物质的量列方程计算．

解答 解：*（1）发生的反应有：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+5H₂O↑、CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+SO₃↑、4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑ 等，n（CuSO₄•5H₂O）=$\frac{25g}{250g/mol}$=0.1mol，
若产物全部是CuSO₄，则m（CuSO₄）=0.1mol×160g/mol=16g；
若产物全部是CuO，则m（CuO）=0.1mol×80g/mol=8g，
所以10g固体中含有CuSO₄和CuO，设CuSO₄和CuO分别为x、y，则：
x+y=0.1mol
160x+80y=10g
解得：x=0.025mol y=0.075mol
则：m（CuSO₄）=0.025mol×160g/mol=4g m（CuO）=0.075mol×80g/mol=6g
答：固体产物质量是否可能为10g，其中CuSO₄为4g、CuO为6g；
（2）根据反应：CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+SO₃↑，4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑，
则有：n（SO₃）=n（CuSO₄）=0.1mol，n（O₂）=$\frac{1}{4}$n（CuO）=$\frac{1}{4}$×0.1mol=0.025mol
则n（SO₃）+n（O₂）=0.1mol+0.025mol=0.125mol，
又：2SO₃$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO₂+O₂，若SO₃完全分解，则气体的物质的量最多为0.1mol×$\frac{3}{2}$+0.025mol=0.175mol，
所以气体的物质的量准确的范围是0.125＜n＜0.175，
故选：C；
（3）此反应条件下，最终固体产物为Cu₂O，设质量为x，
2CuSO₄•5H₂O～Cu₂O
2×250      144
25.0g        x
解得x=7.2g，
答：终固体产物为7.2g，颜色为红色；
（4）若产物全部是CuO，则质量为m（CuO）=0.1mol×80g/mol=8g；
若产物全部是Cu₂O，则质量为m（Cu₂O）=0.1mol×$\frac{1}{2}$×144g/mol=7.2g，
所以7.6g固体中含有Cu₂O和CuO．
设Cu₂O和CuO分别为amol、bmol，则：
2a+b=0.1mol
144a+80b=7.6g
解得：a=0.025mo b=0.05mol
即m（Cu₂O）=0.025mol×144g/mol=3.6g m（CuO）=0.05mol×80g/mol=4g，
答：Cu₂O为3.6g，CuO为4g．

点评 本题考查化学方程式的计算、混合物计算，题目难度较大，侧重考查学生分析计算能力，注意根据物质的性质，结合反应的化学方程式计算．