Question

13．某化學(xué)興趣小組為研究酸的化學(xué)性質(zhì)，他們將一定量稀硫酸加入到盛有少量CuO的試管中，觀察到黑色粉末全部溶解，溶液呈藍(lán) 色，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．為進(jìn)一步確定反應(yīng)后所得溶液中的溶質(zhì)成分，他們進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)探究．
【提出猜想】猜想一：CuSO₄；猜想二：H₂SO₄和CuSO₄
【資料查詢】CuSO₄溶液呈弱酸性，加入Zn粒時(shí)有極少量的氣體產(chǎn)生．
【實(shí)驗(yàn)探究】為了驗(yàn)證猜想，該興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案．
方案-：取所得溶液少許于試管中，滴入石蕊試液，振蕩，若觀察到溶液顯紅色，則猜想二正確．
方案二：取所得溶液少許于另一支試管中，加入足量Zn粒，若觀察到產(chǎn)生大量氣體、有紅色物質(zhì)生成等現(xiàn)象，則猜想二正確．
【討論交流】A、經(jīng)過討論，大家一致認(rèn)為方案一是錯(cuò)誤的，其理由是CuSO₄溶液呈弱酸性．
B、要使由H₂SO₄和CuSO₄組成的混合溶液中的溶質(zhì)只有CuSO₄，可向其中加入過量的ab（填序號(hào)）．
a、CuO       b．Cu（OH）₂    c、Cu          d．Cu（NO₃）₂
【拓展探究】某混合溶液由硫酸和硫酸銅溶液組成．上述小組同學(xué)又進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：取124.5g該混合溶液于燒杯中，然后將120gNaOH溶液分六次加入其中，毎次充分反應(yīng)后稱量所得溶液的質(zhì)量，所測(cè)數(shù)據(jù)如下表所示．

	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次	第6次
加入NaOH溶液的質(zhì)量/g	20	20	20	20	20	20
反應(yīng)后溶液的質(zhì)量/g	144.5	164.5	179.6	189 8	200	220
每次產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量/g	0	0	m	n	9.8	0

計(jì)算：
（1）上述表格中產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量：m=4.9，n=9.8．
（2）所加NaOH溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（3）第5次加入NaOH溶液充分反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 根據(jù)氧化銅與稀硫酸的反應(yīng)分析回答
【提出猜想】根據(jù)氧化銅與稀硫酸的反應(yīng)以及反應(yīng)物的量分析反應(yīng)后溶液的溶質(zhì)；
【實(shí)驗(yàn)探究】根據(jù)鋅與稀硫酸、硫酸銅的反應(yīng)分析實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象．
【討論交流】A、根據(jù)CuSO₄溶液呈弱酸性能使紫色石蕊試液變成了紅色分析；
B、根據(jù)稀硫酸的性質(zhì)分析判斷；
【拓展探究】（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析m、n的值；
（2）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析20g的氫氧化鈉溶液與硫酸銅的生成的沉淀的質(zhì)量計(jì)算氫氧化鈉的質(zhì)量，在根據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算計(jì)算溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析計(jì)算生成的硫酸鈉的質(zhì)量，在根據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算計(jì)算溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：由于稀硫酸與氧化銅反應(yīng)生成了硫酸銅和水，所以，將一定量稀硫酸加入到盛有少量CuO的試管中，觀察到黑色粉末全部溶解，溶液呈藍(lán)色，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．
【提出猜想】由于稀硫酸與氧化銅反應(yīng)生成了硫酸銅和水，所以猜想一溶液中的溶質(zhì)是CuSO₄，當(dāng)硫酸過量時(shí)溶液溶質(zhì)的是H₂SO₄和CuSO₄：
【實(shí)驗(yàn)探究】方案二：由于鋅能與稀硫酸反應(yīng)生成了氫氣能與硫酸銅反應(yīng)生成了硫酸鋅和銅，所以取所得溶液少許于另一支試管中，加入足量Zn粒，若觀察到產(chǎn)生大量氣體、有紅色物質(zhì)生成等現(xiàn)象，則猜想二正確．
【討論交流】A、CuSO₄溶液呈弱酸性，能使紫色石蕊試液變成了紅色經(jīng)過討論，大家一致認(rèn)為方案一是錯(cuò)誤的；
B、由于氧化銅、氫氧化銅都不溶于水，能與硫酸反應(yīng)生成了硫酸銅．所以要使由H2SO₄和CuSO₄組成的混合溶液中的溶質(zhì)只有CuSO₄，可向其中加入過量的氧化銅、氫氧化銅；
【拓展探究】（1）由質(zhì)量守恒定律可知，上述表格中產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量：m=164.5g+20g-179.6g=4.9g，n=179.6g+20g-189.8g=9.8g．
（2）由表中的數(shù)據(jù)可知，20g的氫氧化鈉溶液與硫酸銅反應(yīng)生成了的氫氧化銅的質(zhì)量為9.8g
設(shè)20g的氫氧化鈉中溶質(zhì)的質(zhì)量為x
2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
80                        98
x                           9.8g
$\frac{80}{98}=\frac{x}{9.8g}$    解得：x=8g
所加NaOH溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：$\frac{8g}{20g}×100%$=40%
（3）設(shè)生成的硫酸鈉的質(zhì)量為y
由元素守恒可知：
2NaOH∽Na₂SO₄
80             142
20g×5×40%   y
$\frac{80}{142}=\frac{20g×5×40%}{y}$     解得：y=71g
第5次加入NaOH溶液充分反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：$\frac{71g}{124.5g+20g×5-4.9g-9.8g-9.8g}×100%$=35.5%
故答為：藍(lán)，CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；
【提出猜想】CuSO₄；
【實(shí)驗(yàn)探究】方案二：紅色物質(zhì)生成．
【討論交流】A、CuSO₄溶液呈弱酸性；B、ab；
【拓展探究】（1）4.9g，9.8g．
（2）所加NaOH溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是40%．
（3）第5次加入NaOH溶液充分反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是35.5%．

點(diǎn)評(píng) 本題通過稀硫酸與氧化銅的反應(yīng)考查的知識(shí)點(diǎn)較多，涉及的內(nèi)容較多，只有加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)提高利用知識(shí)分析解決問題的能力，才能解決問題．