Question

4．某化學興趣小組對硫酸銅晶體里結晶水的含量進行實驗探究．實驗步驟為：
①取晶體研磨；②用托盤天平稱量25.0硫酸銅晶體試樣；③加熱、冷卻；④稱量；⑤再加熱、冷卻和稱量；⑥多次測定不同溫度下坩堝中固體的質量；⑦當硫酸銅晶體全部變成白色粉末后，繼續對白色粉末進行加熱，結果又觀察到白
色粉末慢慢發生顏色變化，所測定固體質量隨溫度的升高而變化的曲線如圖；
⑧對實驗數據進行分析處理．

請回答下列問題：
（1）步驟①需要的實驗儀器是研缽．
（2）步驟③具體的操作是：將盛有硫酸銅晶體的坩堝用酒精燈緩慢加熱，同時用玻璃棒輕輕攪拌硫酸銅晶體．加熱一段時間后，若晶體顯藍色，此時應當繼續加熱，直到晶體完全變成白色粉末，且不再有水蒸汽逸出，然后將坩堝放在干燥器里冷卻．
（3）步驟⑤具體的操作是重復③④的操作，直到連續兩次稱量的質量差不超過0.1g為止．
（4）110℃時所得固體的化學式是CuSO₄•3H₂O；，最終所得固體的化學式是Cu₂O請從中學化學課本中舉出一例能生成該物質的化學方程式CH₃CHO+2Cu（OH）₂$\stackrel{△}{→}$CH₃COOH+Cu₂O↓+2H₂O．
（5）通過實驗探究可知，進行硫酸銅晶體中結晶水含量測定的實驗時，溫度控制在260℃～650℃范圍里．

Answer 1

分析 （1）研碎硫酸銅晶體需要在研缽中進行；
（2）若晶體顯藍色，則硫酸銅晶體中的結晶水沒有完全失去，需要繼續加熱直至變成白色粉末；硫酸銅會吸收結晶水，所以干燥時需要在干燥器中進行；
（3）托盤天平的最小讀數為0.1g，則重復③至④的操作，直到連續兩次稱量的質量差不超過0.1 g為止，以此檢驗樣品中結晶水是否已經全部除去；
（4）110℃時固體質量為21.4g，利用差量法設計成此時硫酸銅晶體中的結晶水數目；最終得到固體的質量為7.2g，該物質應該為銅的氧化物，根據質量守恒定律計算出銅的質量及物質的量，再計算出氧元素的物質的量，從而得出該物質的化學式；聯系所學知識寫出滿足條件的化學方程式；
（5）溫度低于260℃，硫酸銅晶體中的結晶水不會完全失去，650℃之前固體質量為16g，說明結晶水已經完全失去，若溫度高于650℃，則會導致硫酸銅分解；而，幾次判斷加熱硫酸銅晶體的溫度范圍．

解答 解：（1）需要在研缽中研碎硫酸銅晶體，故答案為：研缽；
（2）加熱時要加熱充分，若晶體顯藍色，說明結晶水還沒有完全失去，應該繼續加熱，直到硫酸銅晶體完全變成白色粉末，且不再有水蒸氣逸出再停止加熱；冷卻時放在干燥器中，避免吸收空氣中的水，引起誤差，
故答案為：繼續加熱，直到晶體完全變成白色粉末，且不再有水蒸汽逸出；干燥器；
（3）0.1 g是托盤天平的感量，兩次稱量誤差不超過0.1 g，完全可以說明晶體中的結晶水已全部失去
用加熱的方法除去CuSO₄•5H₂O中的結晶水，為了避免加熱時間過長或溫度過高造成的CuSO₄分解，就不可避免的沒有使CuSO₄•5H₂O中結晶水全部失去，這勢必會造成新的誤差，為此，本實驗采取了多次加熱的方法，以盡可能的使晶體中的結晶水全部失去，0.1 g是托盤天平的感量，兩次稱量誤差不超過0.1 g，完全可以說明晶體中的結晶水已全部失去，所以重復③至④的操作，直到連續兩次稱量的質量差不超過0.1 g為止，以此檢驗樣品中結晶水是否已經全部除去，
故答案為：連續兩次稱量的質量差不超過0.1g為止；
（4）CuSO₄•5H₂O～CuSO₄•xH₂O△m
       250                 18（5-x）
      25.0g              25.0g-21.4g=3.6g
則：$\frac{250}{25.0}$=$\frac{18（5-x）}{3.6}$，
解得：x=3，
所以在110℃時所得固體的成分為CuSO₄•3H₂O；
25.0g膽礬的物質的量為：$\frac{25g}{250g/mol}$=0.1mol，最終得到的固體質量為7.2g，Cu元素守恒可知，該固體中含有0.1molCu元素，質量為：64g/mol×0.1mol=6.4g，含有氧元素的質量為：7.2g-6.4g=0.8g，含有氧原子的物質的量為：$\frac{0.8g}{16g/mol}$=0.05mol，n（Cu）：n（O）=0.1mol：0.05mol=2：1，則最終得到的物質為：Cu₂O，乙醛與新制的氫氧化銅濁液反應也可以得到氧化亞銅，反應的方程式為：CH₃CHO+2Cu（OH）₂$\stackrel{△}{→}$CH₃COOH+Cu₂O↓+2H₂O，
故答案為：CuSO₄•3H₂O； Cu₂O；CH₃CHO+2Cu（OH）₂$\stackrel{△}{→}$CH₃COOH+Cu₂O↓+2H₂O；
（5）根據圖象可知，650℃前固體質量為16g，說明結晶水已經完全失去，若溫度高于650℃，則硫酸銅分解，影響測定結果；而溫度低于260℃，硫酸銅晶體中的結晶水不會完全失去，所以加熱硫酸銅晶體的溫度范圍為：260℃～650℃，
故答案為：260℃～650℃．

點評 本題考查硫酸銅晶體中結晶水含量的測定，題目難度中等，明確測定原理為解答關鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及化學計算能力，（4）為難點，需要利用質量守恒進行計算．