Question

0.80g CuSO₄·5H₂O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。

请回答下列问题：

（1）试确定200℃时固体物质的化学式________(要求写出推断过程)；

（2）取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为________。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为____________，其存在的最高温度是________；

（3）上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为________；

（4）在0.10mol·L^－1 硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH＝8时，c(Cu^2＋)＝________mol·L^－1 (K_sp＝2.2×10^－20 )。若在0.1 mol·L^－1硫酸铜溶液中通入过量H₂S气体，使Cu^2＋完全沉淀为CuS，此时溶液中的H^＋浓度是________mol·L^－1。

Answer

（1）CuSO4·H2O

CuSO4·5H2OCuSO4·(5－n)H2O＋nH2O

250 18n

0.80g 0.80g－0.57g＝0.23g

可得n≈4，故200℃时该固体物质的化学式为CuSO4·H2O

（2）CuSO4CuO＋SO3↑；CuSO4·5H2O；102℃

（3）2H2SO4(浓)＋CuCuSO4＋SO2↑＋2H2O

（4）2.2×10－8；0.2

【解析】

试题分析：（1）CuSO4•5H2O受热到102℃时开始脱水分解，113℃时可得到较稳定的一种中间物，到258℃时才会继续分解．在200℃时失去的水的质量为0.80g-0.57g=0.23g，

根据反应的化学方程式：

CuSO4•5H2OCuSO4•(5-n)H2O+nH2O

250 18n

0.80g 0.80g-0.57g=0.23g

＝，解得n=4，200℃时该固体物质的化学式为CuSO4•H2O，故答案为CuSO4•H2O；

（2）温度为570℃灼烧得到的黑色粉末应是CuO，氧化性气体则为SO3，反应方程式为：CuSO4 CuO+SO3↑；CuO与稀硫酸反应的产物是硫酸铜和水，蒸发浓缩、冷却得到的晶体为CuSO4•5H2O；其存在的最高102℃．故答案为：CuSO4 CuO+SO3↑； CuSO4•5H2O；102℃；

（3）SO3与水反应生成硫酸，浓硫酸与铜加热反应的化学方程式为：2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O，故答案为：2H2SO4(浓)+Cu CuSO4+SO2↑+2H2O；

（4）根据题给Cu(OH)2的溶度积即可确定pH=8时，c(OH-)=10-6mol/L，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，则c(Cu2+)=2.2×10-8mol•L-1；在0.1mol•L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2+完全沉淀为CuS，此时溶液中的溶质为硫酸，c(SO42-)不变，为0.1mol•L-1，由电荷守恒可知c(H+)为0.2mol•L-1．故答案为：2.2×10-8；0.2。

考点：考查了硫酸铜结晶水含量的测定、溶度积常数的计算以及物质的量浓度的有关计算的相关知识。