Question

3．取25.0gCuSO₄•5H₂O晶體，加熱使之均勻、緩慢升溫至1000℃并恒溫1小時，試通過計算回答下列問題（如果是混合物，要算出混合物中各組分的質量）：
（1）在某中間溫度時，固體產物質量是否可能為10g？
（2）不考慮實驗帶來的誤差，在反應條件下，反應氣態產物除去水后，物質的量可能為C　
    A．0mol     B．0.1mol     C．大于0.1mol
（3）你認為最終固體產物為多少克？產物顏色如何？
（4）如果某同學做此實驗時最后固體質量為7.6g，試計算其組分．

Answer 1

分析 （1）發生的反應有：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+5H₂O↑、CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+SO₃↑、4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑ 等，假設產物全部是CuSO₄，或者產物全部是CuO，計算固體質量判斷組成，再根據質量、Cu元素物質的量列方程計算；
（2）根據4CuO=2Cu₂O+O₂↑、2SO₃ 2SO₂+O₂↑判斷；
（3）最終固體產物為Cu₂O，根據2CuSO₄•5H₂O～Cu₂O計算；
（4）假設固體全部為Cu₂O，計算其質量，結合（1）中計算判斷組成，再根據質量、Cu元素物質的量列方程計算．

解答 解：*（1）發生的反應有：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+5H₂O↑、CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+SO₃↑、4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑ 等，n（CuSO₄•5H₂O）=$\frac{25g}{250g/mol}$=0.1mol，
若產物全部是CuSO₄，則m（CuSO₄）=0.1mol×160g/mol=16g；
若產物全部是CuO，則m（CuO）=0.1mol×80g/mol=8g，
所以10g固體中含有CuSO₄和CuO，設CuSO₄和CuO分別為x、y，則：
x+y=0.1mol
160x+80y=10g
解得：x=0.025mol y=0.075mol
則：m（CuSO₄）=0.025mol×160g/mol=4g m（CuO）=0.075mol×80g/mol=6g
答：固體產物質量是否可能為10g，其中CuSO₄為4g、CuO為6g；
（2）根據反應：CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+SO₃↑，4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑，
則有：n（SO₃）=n（CuSO₄）=0.1mol，n（O₂）=$\frac{1}{4}$n（CuO）=$\frac{1}{4}$×0.1mol=0.025mol
則n（SO₃）+n（O₂）=0.1mol+0.025mol=0.125mol，
又：2SO₃$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₂+O₂，若SO₃完全分解，則氣體的物質的量最多為0.1mol×$\frac{3}{2}$+0.025mol=0.175mol，
所以氣體的物質的量準確的范圍是0.125＜n＜0.175，
故選：C；
（3）此反應條件下，最終固體產物為Cu₂O，設質量為x，
2CuSO₄•5H₂O～Cu₂O
2×250      144
25.0g        x
解得x=7.2g，
答：終固體產物為7.2g，顏色為紅色；
（4）若產物全部是CuO，則質量為m（CuO）=0.1mol×80g/mol=8g；
若產物全部是Cu₂O，則質量為m（Cu₂O）=0.1mol×$\frac{1}{2}$×144g/mol=7.2g，
所以7.6g固體中含有Cu₂O和CuO．
設Cu₂O和CuO分別為amol、bmol，則：
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為3.6g，CuO為4g．

點評 本題考查化學方程式的計算、混合物計算，題目難度較大，側重考查學生分析計算能力，注意根據物質的性質，結合反應的化學方程式計算．