Question

胆矾晶体是硫酸铜的结晶水合物，其化学式为CuSO₄?5H₂O．在加热情况下，按温度不同，胆矾晶体会历经一系列的变化，得到不同组成的固体．（第（1）（2）问用小数表示）
（1）称取0.10g含有杂质的胆矾试样于锥形瓶中，加入0.10mol/L氢氧化钠溶液28.00mL，反应完全后，过量的氢氧化钠用0.10mol/L硫酸滴定到终点，消耗硫酸10.08mL，则试样中胆矾的质量分数为

 

（已知：CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂+Na₂SO₄；试样中杂质不与酸碱反应）
（2）将1.250g 纯净的胆矾晶体置于坩埚中加热一段时间，测得剩余固体质量为0.960g．剩余固体中结晶水的质量分数为

 

（保留三位小数）．
（3）将无水硫酸铜加热至650℃以上，可得到黑色的氧化铜与三氧化硫、二氧化硫和氧气的混合气体．现将9.600g无水硫酸铜充分加热分解为氧化铜，将生成的气体通过足量的吸收剂（碱石灰），吸收剂增重4.416g．则最终吸收剂中硫酸盐与亚硫酸盐的物质的量之比为

 

（4）取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8 960mL的NO₂气体和672mL N₂O₄的气体（都已折算到标准状态），在反应后的溶液中加足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀质量为17.02g．则x等于

 

．

Answer 1

考点：溶液中溶质的质量分数及相关计算,化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）根据题中的信息，当向胆矾中加入氢氧化钠溶液发生反应：CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，反应后再加H₂SO₄将剩余的NaOH中和，则根据：H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄+H₂O，计算出剩余剩余NaOH的物质的量，从而计算出与胆矾反应的NaOH的物质的量，算出CuSO₄物质的量，进一步其质量，继而得出答案；
（2）根据CuSO₄?5H₂O

△   .

CuSO₄+5H₂O，采用假设的方法，假设胆矾完全分解时，求出得到固体的质量，与题中给出的固体的质量相比较，从而判断胆矾是否完全分解，然后根据判断的结果，根据反应方程式的计算，求出未分解的胆矾的量，进一步推算晶体中结晶水的质量分数．即得答案；
（3）根据题中的信息硫酸铜加热至650℃以上，可得到黑色的氧化铜与三氧化硫、二氧化硫和氧气的混合气体，将生成的气体通过足量的吸收剂（碱石灰）吸收，吸收剂增重4.416g，则碱石灰只能吸收三氧化硫、二氧化硫，所以三氧化硫和二氧化硫的质量之和为4.416g，再根据9.600g无水硫酸铜充分加热分解，求出无水硫酸铜的物质的量，根据原子守恒算出二氧化硫与三氧化硫的物质的量之和，列方程求解，既得二氧化硫、三氧化硫的物质的量．即为亚硫酸钠、硫酸钠，即得答案；
（4）铜和镁失去的电子的物质的量，等于硝酸被还原为二氧化氮、四氧化二氮获得的电子的物质的量，等于他们结合的氢氧根的物质的量，根据氮的氧化物计算氢氧根的物质的量，沉淀的总质量减去氢氧根的质量即为金属的质量．

解答： 解：（1）根据题中的条件，向0.1000g含有杂质的胆矾试样于锥形瓶中，加入0.1000mol/L氢氧化钠溶液28.00mL，反应完全后，氢氧化钠过量，剩余的氢氧化钠用0.1000mol/L硫酸中和消耗硫酸10.08mL，
设与0.1000mol/L、10.08mL硫酸反应的氢氧化钠的物质的量为xmol，则有
              H₂SO₄ +2NaOH═Na₂SO₄+H₂O
             1mol     2mol
0.1000mol/L×0.01008L  x
解得：x=0.002016mol，
则与胆矾中硫酸铜反应的氢氧化钠的物质的量为：0.1000mol/L×0.02800L-0.002016mol=0.000784mol，
设胆矾中CuSO₄的物质的量为ymol，则有
      CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
      1mol  2mol
      ymol 0.000784mol
解得：y=0.000392mol．
m（CuSO₄）=0.000392mol×250gmol^-1=0.098g
则胆矾中CuSO₄的质量分数为：

0.0098g

0.1g

=0.98，
故答案为：0.98；
（2）1.250g胆矾的物质的量为：

1.250g

250g/mol

=0.005mol，
假设当0.005molCuSO₄?5H₂O完全分解时生成固体的物质的量为nmol，则有
       CuSO₄?5H₂O

△   .

CuSO₄+5H₂O
         1mol       1mol
        0.005mol    nmol
解得n=0.005mol，
m（ CuSO₄）=0.005mol×160gmol^-1=0.8g＜0.960g
故胆矾只是部分分解，设发生分解的胆矾的物质的量为ymol，则有：
        CuSO₄?5H₂O

△   .

CuSO₄+5H₂O
         1mol         1mol
         ymol         ymol
根据题中的条件剩余固体为 CuSO₄?5H₂O、CuSO₄的混合物，其质量为0.960g，则有
m（CuSO₄?5H₂O）+m（CuSO₄）=（0.005-y）mol×250gmol^-1+160yg=0.960g
解得：y=

0.29

90

mol，
所以剩余固体中，n（ CuSO₄?5H₂O）=0.005mol-

0.29

90

mol=

0.16

90

mol
剩余固体中 CuSO₄?5H₂O晶体中结晶水的质量为：m（H₂O）=

0.16

90

mol×90gmol^-1=0.16g，
所以，剩余固体中结晶水的质量分数为：

0.16g

0.96g

=0.167，
故答案为：0.167；
（3）根据题中的信息：无水硫酸铜加热至650℃以上，可得到黑色的氧化铜与三氧化硫、二氧化硫和氧气的混合气体，将生成的气体通过足量的吸收剂（碱石灰），（碱石灰）增重4.416g，则有：64?n（SO₂）+80n（SO₃）=4.416g ①
9.600g无水硫酸铜物质的量为：

9.6g

160g/mol

=0.06mol，
根据发生化学反应时原子守恒，则有：
n（SO₂）+n（SO₃）=0.06mol  ②，
根据①②解得：n（SO₂）=0.024mol、n（SO₃）=0.036mol，
再根据原子守恒得出：
n（Na₂SO₄）=n（SO₃）=0.036mol；n（Na₂SO₃）=0.024mol，
所以：n（Na₂SO₄）：n（Na₂SO₃）=0.036mol：0.024mol=3：2，
故答案为：3：2
（4）896mL的NO₂气体的物质的量为：

8.96L

22.4L/mol

=0.4mol，
672mL的N₂O₄气体的物质的量为：

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，
所以金属提供的电子的物质的量为：0.4mol×（5-4）+0.03mol×2×（5-4）=0.46mol，
沉淀中含有氢氧根的物质的量为0.46mol，氢氧根的质量为0.46mol×17g/mol=7.82g，
所以金属的质量为：17.02g-7.82g=9.2g，
故答案为：9.2．

点评：本题考查了化学方程式的计算、溶质质量分数的计算、有关物质的量的计算，题目难度较大，试题计算量较大，综合性较强，注意掌握有关化学方程式、溶质质量分数的计算方法，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．