Question

無水硫酸銅受熱分解生成氧化銅和氣體，受熱溫度不同生成的氣體成分也不同．氣體成分可能含SO₃、SO₂和O₂中的一種、兩種或三種．某化學(xué)課外活動小組設(shè)計探究性實驗，測定反應(yīng)產(chǎn)生的SO₃、SO₂和O₂的物質(zhì)的量，并計算確定各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，從而確定CuSO₄分解的化學(xué)方程式．實驗用到的儀器如下圖所示：

【提出猜想】
猜想I．硫酸銅受熱分解所得氣體的成分可能只含SO₃一種；
猜想Ⅱ．硫酸銅受熱分解所得氣體的成分可能只含

 

兩種．
猜想Ⅲ．硫酸銅受熱分解所得氣體的成分可能含有

 

三種．
【實驗探究】
已知實驗結(jié)束時，硫酸銅完全分解．
（1）組裝探究實驗的裝置，按從左至右的方向，各儀器接口連接順序為①→⑨→⑩→⑥→⑤→

 

→

 

→

 

→

 

→②．（填接口序號）
（2）若實驗結(jié)束時裝置B中量筒沒有收集到水，則證明猜想

 

（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）正確．
（3）有兩個實驗小組進行該實驗，由于加熱時的溫度不同，實驗結(jié)束后，測得相關(guān)數(shù)據(jù)也不
同，數(shù)據(jù)如下：

實驗小組	稱取硫酸銅的質(zhì)量（g）	裝置c增加的質(zhì)量（g）	量筒中誰的體積折算成標準狀況下氣體的體積（mL）
一	6.4	2.56	448
二	6.4	3.84	224

請通過計算，推斷出在第一小組和第二小組的實驗條件下CuSO₄分解的化學(xué)方程式：
第一小組：

 

；
第二小組：

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計,化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：實驗評價題

分析：【提出猜想】
猜想Ⅱ．如果有氧氣生成，則發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，則生成的另一種氣體應(yīng)該是SO₂；
猜想Ⅲ．硫酸銅受熱分解所得氣體的成分可能含有SO₃、SO₂、O₂；
（1）實驗時，根據(jù)反應(yīng)裝置、洗氣裝置、干燥裝置、收集裝置進行排序；
（2）若實驗結(jié)束時裝置B中量筒沒有收集到水，說明生成的氣體完全被吸收；
（3）c裝置吸收的是SO₂，E裝置中收集的氣體是O₂，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子配平方程式．

解答： 解：【提出猜想】
猜想Ⅱ．如果有氧氣生成，則發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移，所以是氧化還原反應(yīng)，則生成的另一種氣體應(yīng)該是SO₂，因為硫酸和SO₃中S元素化合價相同，所以只能是SO₂；
猜想Ⅲ．硫酸銅受熱分解所得氣體的成分可能含有SO₃、SO₂、O₂，
故答案為：SO₂、O₂；SO₃、SO₂、O₂；
（1）實驗時，根據(jù)反應(yīng)裝置、洗氣裝置、干燥裝置、收集裝置進行排序，A是制取氣體、B是量取生成氧氣體積、C是吸收二氧化硫、D是干燥氧氣、E是排水法收集氧氣、F吸收三氧化硫，
其實驗先后順序是制取氣體、除去三氧化硫、吸收水分、吸收二氧化硫、吸收二氧化硫、干燥氧氣、收集氧氣，所以其排列順序為①→⑨→⑩→⑥→⑤→③→④→⑧→⑦→②，
故答案為：③；④；⑧；⑦；
（2）若實驗結(jié)束時裝置B中量筒沒有收集到水，說明生成的氣體完全被吸收，因為生成二氧化硫時一定生成氧氣，氧氣不能被吸收，所以生成的氣體只能是三氧化硫，所以I是正確的，故選I；
（3）c裝置吸收的是SO₂，E裝置中收集的氣體是O₂，
實驗一中n（CuSO₄）=

6.4g

160g/mol

=0.04mol，n（SO₂）=

2.56g

64g/mol

=0.04mol、n（O₂）=

0.448L

22.4L/mol

=0.02mol，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO₂）=

0.02mol×4

2

=0.04mol，所以該反應(yīng)中沒有SO₃生成，再結(jié)合原子守恒配平方程式為2CuSO₄

△   .

2CuO+2SO₂↑+O₂↑；
實驗二中n（CuSO₄）=

6.4g

160g/mol

=0.04mol，n（SO₂）=

3.84g

64g/mol

=0.06mol，n（O₂）=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO₂）=

0.01mol×4

2

=0.02mol＜0.06mol，所以生成的氣體中含有SO₃，根據(jù)SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+2SO₂+H₂O知，生成n（SO₃）=

0.06mol-0.02mol

2

×1=0.02mol，所以n（SO₂）：n（SO₃）：n（O₂）=0.02mol：0.02mol：0.01mol=2：2：1，根據(jù)原子守恒配平方程式得4CuSO₄

△   .

4CuO+2SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑，
故答案為：2CuSO₄

△   .

2CuO+2SO₂↑+O₂↑；4CuSO₄

△   .

4CuO+2SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑．

點評：本題考查性質(zhì)實驗方案設(shè)計，側(cè)重考查學(xué)生實驗操作、分析問題、解答問題能力，明確實驗原理是解本題關(guān)鍵，知道實驗儀器連接順序，知道各個儀器中試劑的作用，題目難度中等．