Question

16．0.80gCuSO₄•5H₂O樣品受熱脫水過程的熱重曲線（樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線）如圖1所示．

請回答下列問題：
（1）試確定200℃時固體物質(zhì)的化學式CuSO₄•H₂O（要求寫出推斷過程）；
（2）取270℃所得樣品，于570℃灼燒得到的主要產(chǎn)物是黑色粉末和一種氧化性氣體，該反應的化學方程式為CuSO₄$\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑，把該黑色粉末溶解于稀硫酸中，經(jīng)濃縮、冷卻，有晶體析出，該晶體的化學式為CuSO₄•5H₂O，其存在的最高溫度是102℃；
（3）在0.10mol•L^-1硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分攪拌，有淺藍色氫氧化銅沉淀生成，當溶液的pH=8時，c（Cu²⁺）=2.2×10^-8 mol•L^-1（K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）．若在0.1mol•L^-1硫酸銅溶液中通入過量H₂S氣體，使Cu²⁺完全沉淀為CuS，此時溶液中的H⁺濃度是0.2 mol•L^-1．
（4）25℃，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中，通入HCl氣體或加入NaOH固體以調(diào)節(jié)溶液pH，溶液pH與c（S^2-）關(guān)系如圖（忽略溶液體積的變化、H₂S的揮發(fā)）．
①pH=13時，溶液中的c（H₂S）+c（HS^-）=0.043 mol•L^-1．
②某溶液含0.020mol•L^-1Mn²⁺、0.10mol•L^-1H₂S，當溶液pH=5時，Mn²⁺開始沉淀，[已知：Ksp（MnS）=2.8×10^-13]．

Answer 1

分析 （1）由圖分析可知，CuSO₄•5H₂O受熱到102℃時開始脫水分解，113℃時可得到較穩(wěn)定的一種中間物，到258℃時才會繼續(xù)分解．在200℃時失去的水的質(zhì)量為0.80g-0.57g=0.23g，根據(jù)相應的化學方程式即可確定此時固體物質(zhì)的化學式；
（2）溫度為570℃灼燒得到的黑色粉末是CuO，氧化性氣體則為SO₃，反應方程式為：CuSO₄$\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑；CuO與稀硫酸反應的產(chǎn)物是硫酸銅和水，蒸發(fā)濃縮、冷卻得到的晶體為CuSO₄•5H₂O；根據(jù)圖象分析其存在的最高102℃；
（3）根據(jù)溶度積常數(shù)進行計算c（Cu²⁺），根據(jù)溶液的電中性計算H⁺濃度；
（4）①pH=13時，c（S^2-）=5.7×10^-2mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根據(jù)硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1；
②當Qc=K_sp（MnS）時開始沉淀，由此求出硫離子的濃度，結(jié)合圖象得出此時的pH．

解答 解：（1）CuSO₄•5H₂O受熱到102℃時開始脫水分解，113℃時可得到較穩(wěn)定的一種中間物，到258℃時才會繼續(xù)分解．在200℃時失去的水的質(zhì)量為0.80g-0.57g=0.23g，
根據(jù)反應的化學方程式：
CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄•（5-n）H₂O+nH₂O
250                          18n
0.80g                       0.80g-0.57g=0.23g
$\frac{250}{18n}=\frac{0.80g}{0.23g}$，
解得n=4，
200℃時該固體物質(zhì)的化學式為CuSO₄•H₂O；
故答案為：CuSO₄•H₂O；
（2）溫度為570℃灼燒得到的黑色粉末應是CuO，氧化性氣體則為SO₃，反應方程式為：CuSO₄$\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑；CuO與稀硫酸反應的產(chǎn)物是硫酸銅和水，
蒸發(fā)濃縮、冷卻得到的晶體為CuSO₄•5H₂O；其存在的最高102℃．
故答案為：CuSO₄$\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑； CuSO₄•5H₂O；102℃；
（3）根據(jù)題給Cu（OH）₂的溶度積即可確定pH=8時，c（OH^-）=10^-6mol/L，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，則c（Cu²⁺）=2.2×10^-8mol•L^-1；在0.1mol•L^-1硫酸銅溶液中通入過量H₂S氣體，使Cu²⁺完全沉淀為CuS，此時溶液中的溶質(zhì)為硫酸，c（SO₄^2-）不變，為0.1mol•L^-1，由電荷守恒可知c（H⁺）為0.2mol•L^-1．
故答案為：2.2×10^-8；0.2；
（4）①pH=13時，c（S^2-）=5.7×10^-2mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根據(jù)硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1，所以c（H₂S）+c（HS^-）=0.1-5.7×10^-2=0.043mol/L，
故答案為：0.043；
②當Qc=K_sp（MnS）時開始沉淀，所以c（S^2-）=$\frac{Ksp（MnS）}{c（M{n}^{2+}）}$=$\frac{2.8×1{0}^{-13}}{0.020}$mol/L=1.4×10^-11mol/L，結(jié)合圖象得出此時的pH=5，所以pH=5時錳離子開始沉淀，
故答案為：5．

點評 本題物質(zhì)的含量計算及溶度積計算等，為高頻考點，把握物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應及計算公式為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查，題目難度不大．