Question

【题目】胆矾(CuSO4·5H2O)是铜的重要化合物，在工业生产中应用广泛。实验室制备胆矾的流程如下：

(1) 稀硫酸、稀硝酸与铜粉反应生成一种无色气体，该气体是_____(写化学式)，制得的胆矾晶体中可能存在的杂质是_____(写名称)。

(2) 实验室可采用沉淀法测定所得胆矾晶体中CuSO4·5H2O的含量，步骤如下：

①取样、称量；②加水充分溶解；③加入BaCl2溶液；④过滤、洗涤、干燥；⑤称量、计算。在过滤前，需要检验SO42-是否沉淀完全，检验方法是____________________________________________

(3) 若改变反应条件可获得化学式为Cux(OH)y(SO4)z·nH2O的晶体，用热重分析仪对Cux(OH)y(SO4)z·nH2O晶体进行分析并推断该晶体的化学式。取3.30 g晶体样品进行热重分析，所得固体质量的变化曲线如下图所示。已知：体系温度在650 ℃及以下时，放出的气体只有水蒸气；实验测得温度在650 ℃时，残留固体的组成可视为aCuO·bCuSO4；温度在1 000 ℃以上时，得到的固体为Cu2O。

请回答下列问题：

①温度650～1 000 ℃产生的气体中，n(O)∶n(S)____(填“>”“<”或“＝”)3。

②通过计算推断Cux(OH)y(SO4)z·nH2O晶体的化学式：__________。

Answer 1

【答案】NO 硝酸铜 静置后，向上层清液中滴加少量BaCl2溶液，若无沉淀产生，则证明SO42-沉淀完全 > Cu2(OH)2SO4·4H2O

【解析】

（1）制硫酸铜时是用铜与硝酸、硫酸的混合物反应的，生成NO等，可根据反应物判断可能存在的杂质；

（2）在过滤前，需要检验SO42-是否沉淀完全，检验方法是：静置后，向上层清液中滴加少量BaCl2溶液，若无沉淀产生，则证明SO42-沉淀完全。

（3）①aCuO·bCuSO4温度在1 000 ℃以上时，得到的固体为Cu2O，生成SO3和O2，由此分析；

②n(Cu2O)=1.44g/144g·mol－1=0.01mol;

n(H2O)=（3.30g-2.40g）/18g·mol－1=0.05mol;

由2.4g固体的组成可视为aCuO·bCuSO4；有2.40g=80g·mol－1a+160g·mol－1b，由铜守恒，a+b=0.02mol,解得a=b=0.01mol;Cux(OH)y(SO4)z·nH2O中x:y:z:n=0.02:0.02:0.01:(0.05-0.02/2)=2:2:1:4。

（1）制硫酸铜时，是用铜与硝酸、硫酸的混合物反应的，生成NO等，铜与硝酸能生成硝酸铜，所以可能混有硝酸铜杂质，化学式为Cu（NO3）2。

（2）在过滤前，需要检验SO42-是否沉淀完全，检验方法是：静置后，向上层清液中滴加少量BaCl2溶液，若无沉淀产生，则证明SO42-沉淀完全。

（3）①aCuO·bCuSO4温度在1 000 ℃以上时，得到的固体为Cu2O，生成SO3和O2，温度650～1 000 ℃产生的气体中，n(O)∶n(S)>1：3；

②n(Cu2O)=1.44g/144g·mol－1=0.01mol;

n(H2O)=（3.30g-2.40g）/18g·mol－1=0.05mol;

由2.4g固体的组成可视为aCuO·bCuSO4；有2.40g=80g·mol－1a+160g·mol－1b，由铜守恒，a+b=0.02mol,解得a=b=0.01mol;Cux(OH)y(SO4)z·nH2O中x:y:z:n=0.02:0.02:0.01:(0.05-0.02/2)=2:2:1:4，化学式为Cu2(OH)2SO4·4H2O。