Question

硫酸銅晶體俗稱“膽礬”，在無機(jī)化工及生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用．某課外研究小組的同學(xué)用粗銅粉（含有碳等雜質(zhì)）設(shè)計(jì)了兩種制備膽礬的途徑，并測定了其中結(jié)晶水的含量．設(shè)計(jì)的流程如圖1：

（1）“較純銅”轉(zhuǎn)化為氧化銅時，應(yīng)將其置于

 

內(nèi)進(jìn)行灼燒（填寫儀器名稱）．“粗銅”表面的油脂可以用熱堿溶液洗去，原因是

 

．若灼燒“粗銅”，獲得的產(chǎn)物是混有少量銅的氧化銅．存在少量銅的可能原因是

 

．
a．灼燒過程中部分氧化銅被還原          b．該條件下銅無法被氧氣氧化
c．氧化銅在加熱過程中分解生成銅        d．灼燒不充分銅未被完全氧化
（2）通過途徑I實(shí)現(xiàn)用粗制氧化銅制取膽礬，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作步驟是：酸溶、加熱通氧氣、過濾、

 

、冷卻結(jié)晶、

 

、自然干燥．比較由粗制氧化銅制取膽礬的兩種途徑，途徑Ⅰ有明顯的兩個優(yōu)點(diǎn)：①

 

；②

 

．
（3）測定膽礬晶體里結(jié)晶水的含量時，若測定的相對誤差大于零，則產(chǎn)生誤差的原因可能是

 

．
a．加熱后容器未放入干燥器中冷卻
b．最后兩次加熱后的質(zhì)量相差較大
c．加熱前稱量時容器未完全干燥
d．加熱過程中有少量濺失
（4）利用如圖2裝置加熱無水硫酸銅粉末直至完全分解，A的試管中剩余黑色粉末，用帶火星的木條伸入集氣瓶D，發(fā)現(xiàn)木條能復(fù)燃．反應(yīng)前后各裝置的質(zhì)量見表格中所示．

裝置	A（試管+粉末）	B	C
反應(yīng)前	50.0g	70.0g	540.0g
反應(yīng)后	45.0g	74.5g	540.0g

請通過計(jì)算，推斷該實(shí)驗(yàn)條件下硫酸銅分解的化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

分析：（1）灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，油脂在堿性條件下水解生成可溶于水的物質(zhì)；根據(jù)氧化銅和銅的性質(zhì)分析，銅在加熱條件下易生成氧化銅，氧化銅穩(wěn)定，難以分解；
（2）由硫酸銅溶液制得硫酸銅晶體，經(jīng)過濾后加熱蒸發(fā)硫酸銅溶液，冷卻結(jié)晶后、過濾、洗滌、干燥后可得純凈的硫酸銅晶體；途徑Ⅱ有濃硫酸參加反應(yīng)，消耗較多硫酸，并產(chǎn)生污染性二氧化硫氣體；
（3）a．加熱后放在空氣中冷卻，會吸收空氣中的水重新形成晶體，結(jié)果偏小；
b．最后兩次加熱后的質(zhì)量相差較大，硫酸銅晶體沒完全失水，造成結(jié)果偏小；
c．加熱前稱量時容器未完全干燥，容器內(nèi)壁有水，造成結(jié)果偏大；
d．加熱過程中有少量濺失，質(zhì)量變化偏大，造成結(jié)果偏大；
（4）A的試管中剩余黑色粉末，用帶火星的木條伸入集氣瓶D，發(fā)現(xiàn)木條能復(fù)燃，得出反應(yīng)產(chǎn)物有氧化銅和氧氣，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等，得出還原產(chǎn)物二氧化硫和氧氣的物質(zhì)的量之比為2：1，根據(jù)質(zhì)量守恒定律來來計(jì)算產(chǎn)物硫的氧化物和氧氣的質(zhì)量比，進(jìn)而確定三氧化硫的化學(xué)計(jì)量數(shù)，再根據(jù)硫原子守恒配平方程式．

解答：解：（1）灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，油脂在堿性條件下水解生成可溶于水的物質(zhì)；根據(jù)氧化銅和銅的性質(zhì)分析，銅在加熱條件下易生成氧化銅，氧化銅穩(wěn)定，難以分解；
故答案為：坩堝；油脂在堿性條件下發(fā)生水解而除去 ad；
（2）由硫酸銅溶液制得硫酸銅晶體，經(jīng)酸溶、加熱通氧氣、過濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌、自然干燥后可得純凈的硫酸銅晶體；
比較反應(yīng)的兩個途徑，途徑Ⅱ有濃硫酸參加反應(yīng)，消耗較多硫酸，并產(chǎn)生污染性二氧化硫氣體，
故答案為：蒸發(fā)濃縮 過濾洗滌；產(chǎn)生等量膽礬，途徑I消耗硫酸少，途徑I不產(chǎn)生污染大氣的氣體；
（3）a．加熱后放在空氣中冷卻，會吸收空氣中的水重新形成晶體，結(jié)果偏小，故a錯誤；
b．最后兩次加熱后的質(zhì)量相差較大，硫酸銅晶體沒完全失水，造成結(jié)果偏小，故b錯誤；
c．加熱前稱量時容器未完全干燥，容器內(nèi)壁有水，質(zhì)量變化偏大，造成結(jié)果偏大，故c正確；
d．加熱過程中有少量濺失，質(zhì)量變化偏大，造成結(jié)果偏大，故d正確；
故選cd；
（4）A的試管中剩余黑色粉末為氧化銅，用帶火星的木條伸入集氣瓶D，發(fā)現(xiàn)木條能復(fù)燃，則有氧氣生成，根據(jù)氧化還原反應(yīng)，則還原產(chǎn)物為二氧化硫，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等，得出還原產(chǎn)物二氧化硫和氧氣的物質(zhì)的量之比為2：1，反應(yīng)方程式可初步寫成：CuSO₄

△

CuO+xSO₃↑+2SO₂↑+O₂↑．根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析，反應(yīng)生成氣體的質(zhì)量為50.0g-45.0g=5g，干燥管完全吸收了二氧化硫和三氧化硫，其質(zhì)量為74.5g-70g=4.5g，生成的氧氣的質(zhì)量為5g-4.5g=0.5g，則生成硫的氧化物和生成的氧氣的質(zhì)量比為4.5g：0.5g=9：1，即（80x+2×64）：32=9：1，解得：x=2，即方程式可寫出：CuSO₄

△

CuO+2SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑，根據(jù)硫原子守恒配平得：4CuSO₄

△

4CuO+2SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；
故答案為：4CuSO₄

△

4CuO+2SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑．

點(diǎn)評：本題考查硫酸銅晶體的制備方案設(shè)計(jì)，涉及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作，方程式的推導(dǎo)難度較大，既要利用現(xiàn)象作出定性判斷，又要根據(jù)氧化還原反應(yīng)和質(zhì)量守恒定律進(jìn)行計(jì)算再根據(jù)原子守恒配平方程式．