Question

膽礬晶體是硫酸銅的結晶水合物，其化學式為CuSO₄?5H₂O．在加熱情況下，按溫度不同，膽礬晶體會歷經一系列的變化，得到不同組成的固體．（第（1）（2）問用小數表示）
（1）稱取0.10g含有雜質的膽礬試樣于錐形瓶中，加入0.10mol/L氫氧化鈉溶液28.00mL，反應完全后，過量的氫氧化鈉用0.10mol/L硫酸滴定到終點，消耗硫酸10.08mL，則試樣中膽礬的質量分數為

 

（已知：CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂+Na₂SO₄；試樣中雜質不與酸堿反應）
（2）將1.250g 純凈的膽礬晶體置于坩堝中加熱一段時間，測得剩余固體質量為0.960g．剩余固體中結晶水的質量分數為

 

（保留三位小數）．
（3）將無水硫酸銅加熱至650℃以上，可得到黑色的氧化銅與三氧化硫、二氧化硫和氧氣的混合氣體．現將9.600g無水硫酸銅充分加熱分解為氧化銅，將生成的氣體通過足量的吸收劑（堿石灰），吸收劑增重4.416g．則最終吸收劑中硫酸鹽與亞硫酸鹽的物質的量之比為

 

（4）取x g銅鎂合金完全溶于濃硝酸中，反應過程中硝酸被還原只產生8 960mL的NO₂氣體和672mL N₂O₄的氣體（都已折算到標準狀態(tài)），在反應后的溶液中加足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀質量為17.02g．則x等于

 

．

Answer 1

考點：溶液中溶質的質量分數及相關計算,化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）根據題中的信息，當向膽礬中加入氫氧化鈉溶液發(fā)生反應：CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，反應后再加H₂SO₄將剩余的NaOH中和，則根據：H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄+H₂O，計算出剩余剩余NaOH的物質的量，從而計算出與膽礬反應的NaOH的物質的量，算出CuSO₄物質的量，進一步其質量，繼而得出答案；
（2）根據CuSO₄?5H₂O

△   .

CuSO₄+5H₂O，采用假設的方法，假設膽礬完全分解時，求出得到固體的質量，與題中給出的固體的質量相比較，從而判斷膽礬是否完全分解，然后根據判斷的結果，根據反應方程式的計算，求出未分解的膽礬的量，進一步推算晶體中結晶水的質量分數．即得答案；
（3）根據題中的信息硫酸銅加熱至650℃以上，可得到黑色的氧化銅與三氧化硫、二氧化硫和氧氣的混合氣體，將生成的氣體通過足量的吸收劑（堿石灰）吸收，吸收劑增重4.416g，則堿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質量之和為4.416g，再根據9.600g無水硫酸銅充分加熱分解，求出無水硫酸銅的物質的量，根據原子守恒算出二氧化硫與三氧化硫的物質的量之和，列方程求解，既得二氧化硫、三氧化硫的物質的量．即為亞硫酸鈉、硫酸鈉，即得答案；
（4）銅和鎂失去的電子的物質的量，等于硝酸被還原為二氧化氮、四氧化二氮獲得的電子的物質的量，等于他們結合的氫氧根的物質的量，根據氮的氧化物計算氫氧根的物質的量，沉淀的總質量減去氫氧根的質量即為金屬的質量．

解答： 解：（1）根據題中的條件，向0.1000g含有雜質的膽礬試樣于錐形瓶中，加入0.1000mol/L氫氧化鈉溶液28.00mL，反應完全后，氫氧化鈉過量，剩余的氫氧化鈉用0.1000mol/L硫酸中和消耗硫酸10.08mL，
設與0.1000mol/L、10.08mL硫酸反應的氫氧化鈉的物質的量為xmol，則有
              H₂SO₄ +2NaOH═Na₂SO₄+H₂O
             1mol     2mol
0.1000mol/L×0.01008L  x
解得：x=0.002016mol，
則與膽礬中硫酸銅反應的氫氧化鈉的物質的量為：0.1000mol/L×0.02800L-0.002016mol=0.000784mol，
設膽礬中CuSO₄的物質的量為ymol，則有
      CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
      1mol  2mol
      ymol 0.000784mol
解得：y=0.000392mol．
m（CuSO₄）=0.000392mol×250gmol^-1=0.098g
則膽礬中CuSO₄的質量分數為：

0.0098g

0.1g

=0.98，
故答案為：0.98；
（2）1.250g膽礬的物質的量為：

1.250g

250g/mol

=0.005mol，
假設當0.005molCuSO₄?5H₂O完全分解時生成固體的物質的量為nmol，則有
       CuSO₄?5H₂O

△   .

CuSO₄+5H₂O
         1mol       1mol
        0.005mol    nmol
解得n=0.005mol，
m（ CuSO₄）=0.005mol×160gmol^-1=0.8g＜0.960g
故膽礬只是部分分解，設發(fā)生分解的膽礬的物質的量為ymol，則有：
        CuSO₄?5H₂O

△   .

CuSO₄+5H₂O
         1mol         1mol
         ymol         ymol
根據題中的條件剩余固體為 CuSO₄?5H₂O、CuSO₄的混合物，其質量為0.960g，則有
m（CuSO₄?5H₂O）+m（CuSO₄）=（0.005-y）mol×250gmol^-1+160yg=0.960g
解得：y=

0.29

90

mol，
所以剩余固體中，n（ CuSO₄?5H₂O）=0.005mol-

0.29

90

mol=

0.16

90

mol
剩余固體中 CuSO₄?5H₂O晶體中結晶水的質量為：m（H₂O）=

0.16

90

mol×90gmol^-1=0.16g，
所以，剩余固體中結晶水的質量分數為：

0.16g

0.96g

=0.167，
故答案為：0.167；
（3）根據題中的信息：無水硫酸銅加熱至650℃以上，可得到黑色的氧化銅與三氧化硫、二氧化硫和氧氣的混合氣體，將生成的氣體通過足量的吸收劑（堿石灰），（堿石灰）增重4.416g，則有：64?n（SO₂）+80n（SO₃）=4.416g ①
9.600g無水硫酸銅物質的量為：

9.6g

160g/mol

=0.06mol，
根據發(fā)生化學反應時原子守恒，則有：
n（SO₂）+n（SO₃）=0.06mol  ②，
根據①②解得：n（SO₂）=0.024mol、n（SO₃）=0.036mol，
再根據原子守恒得出：
n（Na₂SO₄）=n（SO₃）=0.036mol；n（Na₂SO₃）=0.024mol，
所以：n（Na₂SO₄）：n（Na₂SO₃）=0.036mol：0.024mol=3：2，
故答案為：3：2
（4）896mL的NO₂氣體的物質的量為：

8.96L

22.4L/mol

=0.4mol，
672mL的N₂O₄氣體的物質的量為：

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，
所以金屬提供的電子的物質的量為：0.4mol×（5-4）+0.03mol×2×（5-4）=0.46mol，
沉淀中含有氫氧根的物質的量為0.46mol，氫氧根的質量為0.46mol×17g/mol=7.82g，
所以金屬的質量為：17.02g-7.82g=9.2g，
故答案為：9.2．

點評：本題考查了化學方程式的計算、溶質質量分數的計算、有關物質的量的計算，題目難度較大，試題計算量較大，綜合性較強，注意掌握有關化學方程式、溶質質量分數的計算方法，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學計算能力．