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(shí)，試通過計(jì)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(zhì)量）：
（1）在某中間溫度時(shí)，固體產(chǎn)物質(zhì)量是否可能為10g？
（2）不考慮實(shí)驗(yàn)帶來的誤差，在反應(yīng)條件下，反應(yīng)氣態(tài)產(chǎn)物除去水后，物質(zhì)的量可能為C　
    A．0mol     B．0.1mol     C．大于0.1mol
（3）你認(rèn)為最終固體產(chǎn)物為多少克？產(chǎn)物顏色如何？
（4）如果某同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時(shí)最后固體質(zhì)量為7.6g，試計(jì)算其組分．

Answer 1

分析 （1）發(fā)生的反應(yīng)有：CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+5H₂O↑、CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+SO₃↑、4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑ 等，假設(shè)產(chǎn)物全部是CuSO₄，或者產(chǎn)物全部是CuO，計(jì)算固體質(zhì)量判斷組成，再根據(jù)質(zhì)量、Cu元素物質(zhì)的量列方程計(jì)算；
（2）根據(jù)4CuO=2Cu₂O+O₂↑、2SO₃ 2SO₂+O₂↑判斷；
（3）最終固體產(chǎn)物為Cu₂O，根據(jù)2CuSO₄•5H₂O～Cu₂O計(jì)算；
（4）假設(shè)固體全部為Cu₂O，計(jì)算其質(zhì)量，結(jié)合（1）中計(jì)算判斷組成，再根據(jù)質(zhì)量、Cu元素物質(zhì)的量列方程計(jì)算．

解答 解：*（1）發(fā)生的反應(yīng)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}$=0.1mol，
若產(chǎn)物全部是CuSO₄，則m（CuSO₄）=0.1mol×160g/mol=16g；
若產(chǎn)物全部是CuO，則m（CuO）=0.1mol×80g/mol=8g，
所以10g固體中含有CuSO₄和CuO，設(shè)CuSO₄和CuO分別為x、y，則：
x+y=0.1mol
160x+80y=10g
解得：x=0.025mol y=0.075mol
則：m（CuSO₄）=0.025mol×160g/mol=4g m（CuO）=0.075mol×80g/mol=6g
答：固體產(chǎn)物質(zhì)量是否可能為10g，其中CuSO₄為4g、CuO為6g；
（2）根據(jù)反應(yīng)：CuSO₄$\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}}{△}$2SO₂+O₂，若SO₃完全分解，則氣體的物質(zhì)的量最多為0.1mol×$\frac{3}{2}$+0.025mol=0.175mol，
所以氣體的物質(zhì)的量準(zhǔn)確的范圍是0.125＜n＜0.175，
故選：C；
（3）此反應(yīng)條件下，最終固體產(chǎn)物為Cu₂O，設(shè)質(zhì)量為x，
2CuSO₄•5H₂O～Cu₂O
2×250      144
25.0g        x
解得x=7.2g，
答：終固體產(chǎn)物為7.2g，顏色為紅色；
（4）若產(chǎn)物全部是CuO，則質(zhì)量為m（CuO）=0.1mol×80g/mol=8g；
若產(chǎn)物全部是Cu₂O，則質(zhì)量為m（Cu₂O）=0.1mol×$\frac{1}{2}$×144g/mol=7.2g，
所以7.6g固體中含有Cu₂O和CuO．
設(shè)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(diǎn)評 本題考查化學(xué)方程式的計(jì)算、混合物計(jì)算，題目難度較大，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)，結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算．