物质的变化

现象：① 研碎——蓝色块状晶体变成蓝色粉末，颜色不变。② 加热——蓝色晶体逐渐变成白色粉末，试管内壁上部有水珠凝结。③ 溶于水——晶体消失，得蓝色溶液；再滴入氢氧化钠溶液，出现蓝色絮状沉淀。

分析：研碎只把大颗粒变小，物质仍是硫酸铜晶体，属物理变化。加热时晶体失去结晶水，白色无水硫酸铜和水都是新物质，属化学变化：$\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O \xrightarrow{\text{加热}} CuSO_4 + 5H_2O}$。溶解得蓝色溶液、蒸干还能得回晶体，属物理变化；但滴入氢氧化钠后生成蓝色沉淀氢氧化铜，是化学变化。

这个实验的价值：干燥的无水硫酸铜是白色，遇水变蓝，实验室因此用它检验物质中是否含水（如检验酒精中是否含水）。

现象：蓝色溶液中出现蓝色絮状沉淀，继续滴加沉淀增多，静置后沉于试管底部，上层液体颜色变浅。结论：生成了新物质氢氧化铜沉淀，属化学变化。

$\mathrm{CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4}$

追问一步：把蓝色沉淀过滤后加热，会变成黑色固体氧化铜，同时试管口有水珠，这又是一个化学变化：$\mathrm{Cu(OH)_2 \xrightarrow{\text{加热}} CuO + H_2O}$。方法总结：判断有没有发生化学变化，最有力的证据就是出现了颜色、状态明显不同的新物质，比如这里的蓝色沉淀和黑色固体。

第一步 · 写出化学方程式，这是一切化学计算的起点：$\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O \xrightarrow{\text{加热}} CuSO_4 + 5H_2O}$。第二步 · 算相对分子质量：$\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}$ 为 $64 + 32 + 16 \times 4 + 5 \times 18 = 250$；$\mathrm{CuSO_4}$ 为 $64+32+64 = 160$；$5\mathrm{H_2O}$ 为 $5 \times 18 = 90$。第三步 · 标出质量关系：三者质量比为 $250 : 160 : 90$，已知晶体 25 克，设生成无水硫酸铜 $x$。第四步 · 列比例式求解：

$\frac{250}{160} = \frac{25\ \text{g}}{x} \quad \Rightarrow \quad x = \frac{160 \times 25}{250} = 16\ \text{g}$

第五步 · 求水的质量：可用比例 $\dfrac{250}{90} = \dfrac{25}{y}$ 得 $y = 9\ \text{g}$，也可直接用质量守恒 $25 - 16 = 9\ \text{g}$，两法一致。第六步 · 检验单位与合理性：单位为克，正确；16 克小于原来的 25 克，符合失水后变轻的事实；且 $16 + 9 = 25$，质量守恒成立。答：得无水硫酸铜 16 克，放出水 9 克。