Question

10．已知硫酸銅加熱分解生成CuO、O₂、SO₂和SO₃氣體．通過(guò)測(cè)定產(chǎn)生的三種氣體的量可確定該反應(yīng)的方程式．實(shí)驗(yàn)用到的儀器如圖所示：
有關(guān)操作和結(jié)果如下（已知：H⁺+HSO₃^-═SO₂↑+H₂O）：
①準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的無(wú)水CuSO₄固體充分加熱到完全分解．
②實(shí)驗(yàn)后測(cè)得裝置F總質(zhì)量比實(shí)驗(yàn)前減少了0.96（忽略水蒸氣的損失和SO₂的溶解）．
③干燥管C在實(shí)驗(yàn)后質(zhì)量增加3.84g．
④由量簡(jiǎn)中水的體積，折算出標(biāo)準(zhǔn)狀況下相應(yīng)氣體的體積為224m L．
試回答下列問(wèn)題：
（1）裝置C的作用是吸收二氧化硫，裝置F的作用是吸收三氧化硫．
（2）使用上圖所給儀器裝置（可重復(fù)使用），按從左至右的方向各儀器接口連接順序?yàn)椋?br />①→⑨⑩→⑥⑤→③④→⑥⑤→⑧⑦→②（填序號(hào)）．
（3）裝置F中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：SO₃+2NaHSO₃=2SO₂+Na₂SO₄+H₂O
（4）請(qǐng)通過(guò)計(jì)算，推斷出該條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+O₂↑+2SO₃↑．

Answer 1

分析 （1）硫酸銅加熱分解生成CuO、O₂、SO₂和SO₃氣體，根據(jù)題中提供的裝置和藥品可知，實(shí)驗(yàn)中用亞硫酸氫鈉能吸收三氧化硫，用堿石灰吸收二氧化硫；
（2）根據(jù)氣體的制備和收集按照發(fā)生裝置→除雜裝置→干燥氣體→氣體吸收裝置→排水→測(cè)量裝置來(lái)組裝實(shí)驗(yàn)儀器；
 （3）三氧化硫與亞硫酸氫鈉溶液反應(yīng)生成硫酸鈉和二氧化硫；
（4）根據(jù)量筒B中水的體積可計(jì)算出氧氣的物質(zhì)的量，干燥管C吸收的物質(zhì)是二氧化硫，二氧化硫包括解熱硫酸銅生成的二氧化硫和三氧化硫和水、亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成的二氧化硫，通過(guò)計(jì)算確定生成物之間的物質(zhì)的量關(guān)系，再根據(jù)原子守恒確定反應(yīng)方程式；

解答 解：（1）硫酸銅加熱分解生成CuO、O₂、SO₂和SO₃氣體，根據(jù)題中提供的裝置和藥品可知，實(shí)驗(yàn)中用亞硫酸氫鈉能吸收三氧化硫，用堿石灰吸收二氧化硫，所以裝置C的作用是 吸收二氧化硫，裝置F的作用是吸收三氧化硫，
故答案為：吸收二氧化硫；吸收三氧化硫；
（2）氣體的制備和收集按照發(fā)生裝置→除雜裝置→干燥氣體→氣體吸收裝置→排水→測(cè)量裝置來(lái)安裝實(shí)驗(yàn)儀器，按從左至右的方向，先制備氣體，通過(guò)亞硫酸氫鈉吸收三氧化硫，再通過(guò)濃硫酸干燥二氧化硫氣體和氧氣，通過(guò)堿石灰吸收二氧化硫稱量計(jì)算，為防止E中的水蒸氣進(jìn)入C裝置，在C后面再連一個(gè)D裝置，最后利用排水量氣法測(cè)定氧氣的體積，各儀器接口連接順序?yàn)椋孩佗幄猗蔻茛邰堍蔻茛啖撷冢?br />故答案為：③④⑥⑤⑧⑦；
（3）三氧化硫與亞硫酸氫鈉溶液反應(yīng)生成硫酸鈉和二氧化硫，反應(yīng)方程式為SO₃+2NaHSO₃=2SO₂+Na₂SO₄+H₂O，
故答案為：SO₃+2NaHSO₃=2SO₂+Na₂SO₄+H₂O；
（4）實(shí)驗(yàn)后測(cè)得裝置F總質(zhì)量比實(shí)驗(yàn)前減少了0.96，根據(jù)方程式SO₃+2NaHSO₃=2SO₂+Na₂SO₄+H₂O可知，F(xiàn)中吸收的三氧化硫的物質(zhì)的量為$\frac{0.96}{64×2-80}$mol=0.02mol，同是產(chǎn)生二氧化硫的物質(zhì)的量為0.04mol，干燥管C吸收的物質(zhì)是二氧化硫，二氧化硫包括解熱硫酸銅生成的二氧化硫和三氧化硫和水、亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成的二氧化硫，二氧化硫的物質(zhì)的量是$\frac{3.84g}{64g/mol}$=0.06mol，所以原分解反應(yīng)中生成的二氧化硫的物質(zhì)的量為0.06mol-0.04mol=0.02mol；測(cè)得量筒B中水的體積，得出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為224mL，該氣體是氧氣，其物質(zhì)的量是$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，根據(jù)硫酸銅中銅元素與硫元素的關(guān)系可知，硫酸銅的物質(zhì)的量為0.02mol+0.02mol=0.04mol，根據(jù)銅元素守恒可知，生成的氧化銅的物質(zhì)的量為0.04mol，所以n（CuSO₄）：n（CuO）：n（SO₂）：n（SO₃）：n（O₂）=0.04mol：0.04mol：0.02mol：0.02mol：0.01mol=4：4：2：2：1，所以其分解方程式為4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+O₂↑+2SO₃↑，
故答案為：4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+O₂↑+2SO₃↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的組成和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，做題時(shí)注意把握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)，充分利用有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，本題具有一定難度．