Question

13．某化學興趣小組為研究酸的化學性質，他們將一定量稀硫酸加入到盛有少量CuO的試管中，觀察到黑色粉末全部溶解，溶液呈藍 色，該反應的化學方程式為CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．為進一步確定反應后所得溶液中的溶質成分，他們進行了以下實驗探究．
【提出猜想】猜想一：CuSO₄；猜想二：H₂SO₄和CuSO₄
【資料查詢】CuSO₄溶液呈弱酸性，加入Zn粒時有極少量的氣體產(chǎn)生．
【實驗探究】為了驗證猜想，該興趣小組的同學設計了如下實驗方案．
方案-：取所得溶液少許于試管中，滴入石蕊試液，振蕩，若觀察到溶液顯紅色，則猜想二正確．
方案二：取所得溶液少許于另一支試管中，加入足量Zn粒，若觀察到產(chǎn)生大量氣體、有紅色物質生成等現(xiàn)象，則猜想二正確．
【討論交流】A、經(jīng)過討論，大家一致認為方案一是錯誤的，其理由是CuSO₄溶液呈弱酸性．
B、要使由H₂SO₄和CuSO₄組成的混合溶液中的溶質只有CuSO₄，可向其中加入過量的ab（填序號）．
a、CuO       b．Cu（OH）₂    c、Cu          d．Cu（NO₃）₂
【拓展探究】某混合溶液由硫酸和硫酸銅溶液組成．上述小組同學又進行了如下實驗：取124.5g該混合溶液于燒杯中，然后將120gNaOH溶液分六次加入其中，毎次充分反應后稱量所得溶液的質量，所測數(shù)據(jù)如下表所示．

	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次	第6次
加入NaOH溶液的質量/g	20	20	20	20	20	20
反應后溶液的質量/g	144.5	164.5	179.6	189 8	200	220
每次產(chǎn)生沉淀的質量/g	0	0	m	n	9.8	0

計算：
（1）上述表格中產(chǎn)生沉淀的質量：m=4.9，n=9.8．
（2）所加NaOH溶液中溶質的質量分數(shù)．
（3）第5次加入NaOH溶液充分反應后所得溶液中溶質的質量分數(shù)．

Answer 1

分析 根據(jù)氧化銅與稀硫酸的反應分析回答
【提出猜想】根據(jù)氧化銅與稀硫酸的反應以及反應物的量分析反應后溶液的溶質；
【實驗探究】根據(jù)鋅與稀硫酸、硫酸銅的反應分析實驗的現(xiàn)象．
【討論交流】A、根據(jù)CuSO₄溶液呈弱酸性能使紫色石蕊試液變成了紅色分析；
B、根據(jù)稀硫酸的性質分析判斷；
【拓展探究】（1）根據(jù)質量守恒定律分析m、n的值；
（2）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析20g的氫氧化鈉溶液與硫酸銅的生成的沉淀的質量計算氫氧化鈉的質量，在根據(jù)溶質的質量分數(shù)計算計算溶質的質量分數(shù)．
（3）根據(jù)質量守恒定律分析計算生成的硫酸鈉的質量，在根據(jù)溶質的質量分數(shù)計算計算溶質的質量分數(shù)．

解答 解：由于稀硫酸與氧化銅反應生成了硫酸銅和水，所以，將一定量稀硫酸加入到盛有少量CuO的試管中，觀察到黑色粉末全部溶解，溶液呈藍色，該反應的化學方程式為：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．
【提出猜想】由于稀硫酸與氧化銅反應生成了硫酸銅和水，所以猜想一溶液中的溶質是CuSO₄，當硫酸過量時溶液溶質的是H₂SO₄和CuSO₄：
【實驗探究】方案二：由于鋅能與稀硫酸反應生成了氫氣能與硫酸銅反應生成了硫酸鋅和銅，所以取所得溶液少許于另一支試管中，加入足量Zn粒，若觀察到產(chǎn)生大量氣體、有紅色物質生成等現(xiàn)象，則猜想二正確．
【討論交流】A、CuSO₄溶液呈弱酸性，能使紫色石蕊試液變成了紅色經(jīng)過討論，大家一致認為方案一是錯誤的；
B、由于氧化銅、氫氧化銅都不溶于水，能與硫酸反應生成了硫酸銅．所以要使由H2SO₄和CuSO₄組成的混合溶液中的溶質只有CuSO₄，可向其中加入過量的氧化銅、氫氧化銅；
【拓展探究】（1）由質量守恒定律可知，上述表格中產(chǎn)生沉淀的質量：m=164.5g+20g-179.6g=4.9g，n=179.6g+20g-189.8g=9.8g．
（2）由表中的數(shù)據(jù)可知，20g的氫氧化鈉溶液與硫酸銅反應生成了的氫氧化銅的質量為9.8g
設20g的氫氧化鈉中溶質的質量為x
2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
80                        98
x                           9.8g
$\frac{80}{98}=\frac{x}{9.8g}$    解得：x=8g
所加NaOH溶液中溶質的質量分數(shù)是：$\frac{8g}{20g}×100%$=40%
（3）設生成的硫酸鈉的質量為y
由元素守恒可知：
2NaOH∽Na₂SO₄
80             142
20g×5×40%   y
$\frac{80}{142}=\frac{20g×5×40%}{y}$     解得：y=71g
第5次加入NaOH溶液充分反應后所得溶液中溶質的質量分數(shù)是：$\frac{71g}{124.5g+20g×5-4.9g-9.8g-9.8g}×100%$=35.5%
故答為：藍，CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；
【提出猜想】CuSO₄；
【實驗探究】方案二：紅色物質生成．
【討論交流】A、CuSO₄溶液呈弱酸性；B、ab；
【拓展探究】（1）4.9g，9.8g．
（2）所加NaOH溶液中溶質的質量分數(shù)是40%．
（3）第5次加入NaOH溶液充分反應后所得溶液中溶質的質量分數(shù)是35.5%．

點評 本題通過稀硫酸與氧化銅的反應考查的知識點較多，涉及的內(nèi)容較多，只有加強基礎知識的學習提高利用知識分析解決問題的能力，才能解決問題．