Question

13．某化学兴趣小组为研究酸的化学性质，他们将一定量稀硫酸加入到盛有少量CuO的试管中，观察到黑色粉末全部溶解，溶液呈蓝 色，该反应的化学方程式为CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．为进一步确定反应后所得溶液中的溶质成分，他们进行了以下实验探究．
【提出猜想】猜想一：CuSO₄；猜想二：H₂SO₄和CuSO₄
【资料查询】CuSO₄溶液呈弱酸性，加入Zn粒时有极少量的气体产生．
【实验探究】为了验证猜想，该兴趣小组的同学设计了如下实验方案．
方案-：取所得溶液少许于试管中，滴入石蕊试液，振荡，若观察到溶液显红色，则猜想二正确．
方案二：取所得溶液少许于另一支试管中，加入足量Zn粒，若观察到产生大量气体、有红色物质生成等现象，则猜想二正确．
【讨论交流】A、经过讨论，大家一致认为方案一是错误的，其理由是CuSO₄溶液呈弱酸性．
B、要使由H₂SO₄和CuSO₄组成的混合溶液中的溶质只有CuSO₄，可向其中加入过量的ab（填序号）．
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铜溶液组成．上述小组同学又进行了如下实验：取124.5g该混合溶液于烧杯中，然后将120gNaOH溶液分六次加入其中，毎次充分反应后称量所得溶液的质量，所测数据如下表所示．

	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次	第6次
加入NaOH溶液的质量/g	20	20	20	20	20	20
反应后溶液的质量/g	144.5	164.5	179.6	189 8	200	220
每次产生沉淀的质量/g	0	0	m	n	9.8	0

计算：
（1）上述表格中产生沉淀的质量：m=4.9，n=9.8．
（2）所加NaOH溶液中溶质的质量分数．
（3）第5次加入NaOH溶液充分反应后所得溶液中溶质的质量分数．

Answer 1

分析 根据氧化铜与稀硫酸的反应分析回答
【提出猜想】根据氧化铜与稀硫酸的反应以及反应物的量分析反应后溶液的溶质；
【实验探究】根据锌与稀硫酸、硫酸铜的反应分析实验的现象．
【讨论交流】A、根据CuSO₄溶液呈弱酸性能使紫色石蕊试液变成了红色分析；
B、根据稀硫酸的性质分析判断；
【拓展探究】（1）根据质量守恒定律分析m、n的值；
（2）根据表中的数据分析20g的氢氧化钠溶液与硫酸铜的生成的沉淀的质量计算氢氧化钠的质量，在根据溶质的质量分数计算计算溶质的质量分数．
（3）根据质量守恒定律分析计算生成的硫酸钠的质量，在根据溶质的质量分数计算计算溶质的质量分数．

解答 解：由于稀硫酸与氧化铜反应生成了硫酸铜和水，所以，将一定量稀硫酸加入到盛有少量CuO的试管中，观察到黑色粉末全部溶解，溶液呈蓝色，该反应的化学方程式为：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．
【提出猜想】由于稀硫酸与氧化铜反应生成了硫酸铜和水，所以猜想一溶液中的溶质是CuSO₄，当硫酸过量时溶液溶质的是H₂SO₄和CuSO₄：
【实验探究】方案二：由于锌能与稀硫酸反应生成了氢气能与硫酸铜反应生成了硫酸锌和铜，所以取所得溶液少许于另一支试管中，加入足量Zn粒，若观察到产生大量气体、有红色物质生成等现象，则猜想二正确．
【讨论交流】A、CuSO₄溶液呈弱酸性，能使紫色石蕊试液变成了红色经过讨论，大家一致认为方案一是错误的；
B、由于氧化铜、氢氧化铜都不溶于水，能与硫酸反应生成了硫酸铜．所以要使由H2SO₄和CuSO₄组成的混合溶液中的溶质只有CuSO₄，可向其中加入过量的氧化铜、氢氧化铜；
【拓展探究】（1）由质量守恒定律可知，上述表格中产生沉淀的质量：m=164.5g+20g-179.6g=4.9g，n=179.6g+20g-189.8g=9.8g．
（2）由表中的数据可知，20g的氢氧化钠溶液与硫酸铜反应生成了的氢氧化铜的质量为9.8g
设20g的氢氧化钠中溶质的质量为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溶液中溶质的质量分数是：$\frac{8g}{20g}×100%$=40%
（3）设生成的硫酸钠的质量为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溶液充分反应后所得溶液中溶质的质量分数是：$\frac{71g}{124.5g+20g×5-4.9g-9.8g-9.8g}×100%$=35.5%
故答为：蓝，CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；
【提出猜想】CuSO₄；
【实验探究】方案二：红色物质生成．
【讨论交流】A、CuSO₄溶液呈弱酸性；B、ab；
【拓展探究】（1）4.9g，9.8g．
（2）所加NaOH溶液中溶质的质量分数是40%．
（3）第5次加入NaOH溶液充分反应后所得溶液中溶质的质量分数是35.5%．

点评 本题通过稀硫酸与氧化铜的反应考查的知识点较多，涉及的内容较多，只有加强基础知识的学习提高利用知识分析解决问题的能力，才能解决问题．