Question

某校一研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)膽礬晶體受熱分解進(jìn)行討論．
Ⅰ．他們查閱資料得知：將膽礬晶體置于烘箱中加熱時(shí)，在79～134℃，晶體失重14.4%；134～250℃，又失重14.4%；250～300℃，再失重7.2%．之后加熱至620℃，質(zhì)量維持不變．小組經(jīng)過(guò)計(jì)算得出，膽礬在300～620℃的固體殘留物為無(wú)水硫酸銅，134℃時(shí)的固體殘留物的化學(xué)式為

 

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Ⅱ．小組對(duì)無(wú)水硫酸銅繼續(xù)升溫加熱的可能變化進(jìn)行猜想．他們提出了產(chǎn)物的以下幾種猜想：
①．CuO、SO₃；
②．CuO、SO₂和O₂；
③．CuO、SO₃和SO₂；
④．CuO、SO₃、SO₂和O₂
小組經(jīng)過(guò)激烈討論，認(rèn)為猜想③不用實(shí)驗(yàn)就可排除，他們的理由是

 

查閱資料：①SO₃為無(wú)色晶體，熔點(diǎn)16.6℃，沸點(diǎn)44.8℃．
②SO₂，熔點(diǎn)：-72.4℃，沸點(diǎn)：-10℃；SO₂通入BaCl₂溶液中，無(wú)明顯現(xiàn)象．
Ⅲ．實(shí)驗(yàn)探究：
小組按如圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）安裝好裝置后，未裝藥品前必須進(jìn)行的操作是

 

．D裝置的作用是

 

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（2）按圖示裝好藥品后，用酒精噴燈對(duì)著硬質(zhì)試管加熱．一會(huì)兒后，B中溶液產(chǎn)生白色渾濁，C中溶液逐漸褪色．
Ⅳ．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：
（1）小組同學(xué)大多認(rèn)為無(wú)水硫酸銅熱分解產(chǎn)物應(yīng)該為猜想④．但有一個(gè)同學(xué)提出質(zhì)疑，他認(rèn)為B中溶液產(chǎn)生白色渾濁并不一定能確定產(chǎn)物中含有SO₃．他的依據(jù)涉及的化學(xué)方程式是

 

．于是，小組同學(xué)經(jīng)討論決定，再增加一個(gè)裝置E，你認(rèn)為該裝置應(yīng)加在

 

（填裝置字母）之間．增加裝置后，小組重新實(shí)驗(yàn)，證明了產(chǎn)物中確實(shí)存在SO₃．你認(rèn)為他們根據(jù)什么現(xiàn)象得到這一結(jié)論？

 

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（2）小組在完成無(wú)水硫酸銅熱分解的化學(xué)方程式時(shí)遇到了困難．他們發(fā)現(xiàn)該化學(xué)方程式為不定方程式，存在無(wú)數(shù)種配平情況，經(jīng)過(guò)慎密地分析，他們認(rèn)為只要能確定某些物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比，即可確定該化學(xué)方程式．如已知SO₂與SO₃的計(jì)量數(shù)之比，就能確定該化學(xué)方程式．若設(shè)SO₂與SO₃的計(jì)量數(shù)之比為x，請(qǐng)寫出配平后的化學(xué)方程式

 

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Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量,銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：Ⅰ．（1）在79～134℃，晶體失重14.4%，根據(jù)水的質(zhì)量求出失去的水的個(gè)數(shù)；
II．③CuO、SO₃和SO₂中S元素的化合價(jià)降低，Cu元素沒(méi)變價(jià)；
Ⅲ．有氣體生成的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)前要檢驗(yàn)裝置的氣密性；二氧化硫?qū)儆谟卸練怏w；
Ⅳ．（1）二氧化硫在溶液中易被氧氣元化為硫酸，硫酸與氯化鋇溶液生成白色沉淀；三氧化硫熔點(diǎn)較低，冷卻易結(jié)晶，則在通入溶液前先冷卻混合氣體；
（2）無(wú)水硫酸銅分解生成CuO、SO₂、SO₃與O₂，SO₂與SO₃的計(jì)量數(shù)之比為x，利用得失電子守恒和原子守恒配平．

解答： 解：Ⅰ．（1）在79～134℃，晶體失重14.4%，設(shè)CuSO₄?5H₂O的質(zhì)量為250g，即1mol，則失去的水的質(zhì)量為250g×14.4%=36g，則水的物質(zhì)的量為2mol，即1mol晶體失去2mol水，所以134℃時(shí)的固體殘留物的化學(xué)式為CuSO₄?3H₂O，
故答案為：CuSO₄?3H₂O；
II．③CuO、SO₃和SO₂中S元素的化合價(jià)降低，Cu元素沒(méi)變價(jià)，所以不符合氧化還原反應(yīng)規(guī)律，故反應(yīng)不可能發(fā)生，故答案為：產(chǎn)物中只有降價(jià)元素而無(wú)升價(jià)元素；
Ⅲ．CuSO₄?5H₂O受熱分解有氣體生成，所以實(shí)驗(yàn)前要檢驗(yàn)裝置的氣密性；反應(yīng)分解生成的氣體中有二氧化硫，二氧化硫?qū)儆谟卸練怏w要進(jìn)行尾氣處理，一般用氫氧化鈉溶液吸收，故答案為：檢驗(yàn)裝置氣密性；吸收尾氣，防止污染環(huán)境；
Ⅳ．（1）二氧化硫在溶液中易被氧氣元化為硫酸，硫酸與氯化鋇溶液生成白色沉淀，涉及的化學(xué)方程式是2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄、H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl；三氧化硫熔點(diǎn)較低，冷卻易結(jié)晶，則在通入溶液前先冷卻混合氣體，所以冷卻裝置應(yīng)該在AB之間；若有三氧化硫，則在冷卻裝置E中會(huì)形成無(wú)色晶體；
故答案為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄、H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl；AB；E中試管里出現(xiàn)無(wú)色晶體；
（2）無(wú)水硫酸銅分解生成CuO、SO₂、SO₃與O₂，SO₂與SO₃的計(jì)量數(shù)之比為x，則反應(yīng)方程式為：2（x+1）CuSO₄

高溫  .

2（x+1）CuO+2SO₃↑+2xSO₂↑+xO₂↑；
故答案為：2（x+1）CuSO₄

高溫  .

2（x+1）CuO+2SO₃↑+2xSO₂↑+xO₂↑．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究物質(zhì)的組成的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，題目難度中等，做題時(shí)注意把握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)，注意把握硫的化合物的性質(zhì)及氧化還原反應(yīng)原理的應(yīng)用．