Question

（2012?宜春模擬）硫酸銅受熱分解生成氧化銅和氣體，受熱溫度不同，該氣體成分也不同．氣體成分可能含SO₂、SO₃和O₂中的一種、二種或三種．某化學(xué)課外活動小組通過設(shè)計一探究性實驗，測定反應(yīng)產(chǎn)生的SO₂、SO₃和O₂的物質(zhì)的量，并經(jīng)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．實驗用到的儀器如圖所示：
[提出假設(shè)]
Ⅰ．所得氣體的成分可能只含

SO₃

一種；
Ⅱ．所得氣體的成分可能含有

SO₂、O₂

二種；
Ⅲ．所得氣體的成分可能含有SO₂、SO₃、O₂三種．
[實驗探究]實驗操作過程（略）．已知實驗結(jié)束時，硫酸銅完全分解．
（1）請你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

①③④⑧⑦②

 （填序號、儀器不重復(fù)使用）．
（2）實驗過程中，儀器C的作用是

吸收SO₂、SO₃氣體

．
[驗證假設(shè)，分析推理]
（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CuSO4 的質(zhì)量/g	儀器C增 加的質(zhì)量/g	量筒中水的體積折算標 準狀況下氣體的體積/mL
①	6.4	2.56	224
②	6.4	2.56	448

請通過計算，推斷出第②小組CuSO₄分解的化學(xué)反應(yīng)方程式：

2CuSO₄

△   .

2CuO+2SO₂↑+O₂↑

；若將①小組CuSO₄分解時所得氣體在一定條件下反應(yīng)，恢復(fù)到反應(yīng)前的溫度和壓強時，測得密度是反應(yīng)前的

10

9

，則最終所得氣體的平均相對分子質(zhì)量為

64.0

（保留一位小數(shù)）；指導(dǎo)老師認為利用上述裝置測得的儀器C增重量偏小，他的理由可能是

C裝置前的裝置內(nèi)殘余了部分SO₂氣體．

．

Answer 1

分析：[提出假設(shè)]根據(jù)硫酸銅分解可能發(fā)生兩種情況2CuSO₄

△   .

2CuO+2SO₂↑+O₂↑或 CuSO₄

△   .

CuO+SO₃↑或者兩個反應(yīng)同時發(fā)生來判斷；
（1）根據(jù)氣體的制備和收集按照發(fā)生裝置→氣體吸收裝置→排水→測量裝置來組裝實驗儀器；
（2）SO₂、SO₃氣體能與堿性物質(zhì)反應(yīng)，用堿石灰可吸收SO₂、SO₃氣體；
（3）測定反應(yīng)產(chǎn)生的SO₂、SO₃和O₂的物質(zhì)的量，并經(jīng)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；測定反應(yīng)產(chǎn)生的SO₂、SO₃和O₂的物質(zhì)的量，并經(jīng)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，然后氣體在一定條件下反應(yīng)：2SO₂+O₂?2SO₃，恢復(fù)到反應(yīng)前的溫度和壓強時，密度之比等與物質(zhì)的量的反比求出各自的物質(zhì)的量，最后求出氣體的平均摩爾質(zhì)量；
根據(jù)氣體未完全反應(yīng)，還有剩余．

解答：解：[提出假設(shè)]根據(jù)硫酸銅分解可能發(fā)生兩種情況2CuSO₄

△   .

2CuO+2SO₂↑+O₂↑或 CuSO₄

△   .

CuO+SO₃↑或者兩個反應(yīng)同時發(fā)生來判斷；故答案為：Ⅰ．SO₃ Ⅱ．SO₂、O₂
（1）體的制備和收集按照發(fā)生裝置→氣體吸收裝置→排水→測量裝置來安裝實驗儀器，故答案為：①③④⑧⑦②；
（2）SO₂、SO₃氣體能與堿性物質(zhì)反應(yīng)，用堿石灰可吸收SO₂、SO₃氣體，故答案為：吸收SO₂、SO₃氣體； 
（3）①設(shè)6.4g硫酸銅分解生成xmolSO₃，ymolSO₂，則有
   80x+64y=2.56
    x+y=

6.4

160

=0.04
 解之得：x=0，y=0.04mol，又n（O₂）=

448×10 -3

22.4

=0.02mol，所以二者的物質(zhì)的量之比為2：1，方程式：2CuSO₄

△   .

2CuO+2SO₂↑+O₂↑，故答案為：2CuSO₄

△   .

2CuO+2SO₂↑+O₂↑，
②設(shè)6.4g硫酸銅分解生成xmolSO₃，ymolSO₂，則有
 80x+64y=2.56 
 x+y=

6.4

160

=0.04
解之得：x=0，y=0.04mol，又n（O₂）=

224×10 -3

22.4

=0.01mol，
             2SO₂ +O₂ ?2SO₃
起始（mol）  0.04      0.01       0

反應(yīng)（mol）   2a        a        2a

平衡（mol） 0.04-2a     0.01-a   2a
       
則有：

0.04+0.01

0.04-2a+0.01-a+2a

=

10

9

，解得a=0.005，所得氣體的平均摩爾質(zhì)量為=

0.04 ×64 +0.01×32

0.045

=64.0，故答案為：64.0．
根據(jù)氣體未完全反應(yīng)，還有剩余，故答案為：C裝置前的裝置內(nèi)殘余了部分SO₂氣體．

點評：本題考查物質(zhì)的組成和實驗數(shù)據(jù)的處理，做題時注意把握實驗基礎(chǔ)知識，充分利用有關(guān)數(shù)據(jù)進行計算，本題具有一定難度．