Question

【題目】5.00g CuSO4·5H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線（樣品質量隨溫度變化的曲線）如下圖所示。

請回答下列問題：

（1）試確定110℃時固體物質的化學式_____________________；

（2）取200℃所得樣品，加熱至280oC, 該反應的化學方程式為：_______________；

（3）將280oC所得產物在570℃下灼燒得到的主要產物是1.60g黑色粉末和一種氧化性氣體，黑色粉末的化學式為______________。

（4）把該黑色粉末溶解于稀硫酸中，經濃縮、冷卻，有晶體析出，該晶體其存在的最高溫度是______；

（5）天平兩端各放一只質量相等的燒杯，內盛等體積等濃度的足量稀鹽酸，將物質的量都為amol的鋁和鎂分別放入左盤和右盤的燒杯中，反應完畢后，在哪一盤的燒杯中加入多少克同種金屬才能平衡 ________。

Answer 1

【答案】CuSO4·3H2O CuSO4·H2OCuSO4+H2O CuO 102℃ 右盤 24a/11g鎂

【解析】

由圖分析可知CuSO4·5H2O受熱到102℃時開始脫水分解，113℃時可得到較穩定的一種中間物，到258℃時才會繼續分解，根據分解前后固體質量的變化即可確定此時固體物質的化學式，據此解答。

（1）CuSO4·5H2O受熱到102℃時開始脫水分解，113℃時可得到較穩定的一種中間物，102℃時固體質量減少5.00g－4.28g＝0.72g，即產生水的物質的量是0.72g÷18g/mol＝0.04mol，原固體的物質的量是5.00g÷250g/mol＝0.02mol，共含有0.1mol水，則此時晶體中水的物質的量是0.1mol－0.04mol＝0.06mol，所以結晶水和硫酸銅的物質的量之比是0.06：0.02＝3：1，則110℃時固體物質的化學式CuSO4·3H2O；

（2）113℃時固體質量減少5.00g－3.56g＝1.44g，即產生水的物質的量是1.44g÷18g/mol＝0.08mol，則此時晶體中水的物質的量是0.1mol－0.08mol＝0.02mol，所以結晶水和硫酸銅的物質的量之比是0.02：0.02＝1：1，則113℃時固體物質的化學式CuSO4·H2O；258℃時固體質量減少5.00g－3.20g＝1.8g，即產生水的物質的量是1.8g÷18g/mol＝0.1mol，則此時晶體中水的物質的量是0.1mol－0.1mol＝0，所以258℃時固體物質的化學式CuSO4，因此取200℃所得樣品，加熱至280oC時反應的化學方程式為CuSO4·H2OCuSO4+H2O；

（3）0.02mol膽礬可以得到0.02mol氧化銅，質量是0.02mol×80g/mol＝1.60g，所以溫度為570℃灼燒得到的黑色粉末應是CuO，氧化性氣體則為SO3；

（4）把該黑色粉末溶解于稀硫酸中生成硫酸銅和水，經濃縮、冷卻，有晶體析出，得到的晶體為CuSO45H2O，根據圖像可知其存在的最高溫度是102℃；

（5）根據題意，物質的量分別都為a mol的鋁和鎂兩種金屬，分別發生反應

2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑ 增重

2mol 2×27g-3×2g＝48g

amol 24ag

Mg+2HCl＝MgCl2+H2↑ 增重

1mol 24g-2g＝22g

amol 22ag

則右盤增重小，所以右盤的燒杯輕，設應在右盤加入xmol鎂才能平衡，根據方程式可知

Mg+2HCl＝MgCl2+H2↑ 增重

1mol 24g-2g＝22g

（a+x）mol 22（a+x）g

因此有22（a+x）g＝24ag

解得x＝a/11

即應在右盤加入24a/11克鎂才能平衡。