Question

查資料得知有些硫酸鹽在500℃以上開始按下式分解：
硫酸鹽

△

金屬氧化物+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑，有人猜測硫酸亞鐵可能也是如此分解，并設計一驗證性實驗．（注：忽略氣體吸收過程中的熱效應）實驗用到的儀器如圖所示：

使用精密實驗儀器，加熱一段時間后，測得數據及有關結果如下：
Ⅰ、準確稱取6.08g無水FeSO₄；
Ⅱ、裝置F總質量在實驗結束時增加了0.16g，且其溶液中只有一種溶質；
Ⅲ、測出量筒中水的體積后，折算成排水的氣體，在標準狀況下的體積為112mL．
試回答下列問題：
（1）使用所有儀器，按裝置從左至右的方向，各儀器接口連接順序為①⑨⑩

 

③

 

②（填序號）．
（2）裝置F的作用是

 

．
（3）裝置D的作用是

 

．
（4）通過計算，推斷出該條件下反應的化學方程式：

 

．
（5）本題測量氣體體積時的注意事項是：①

 

②

 

③待氣體冷卻到室溫時再讀數．
（6）若將上面連接中的F裝置去掉，則本實驗是否還能進行？

 

．
（若能，請?zhí)顚懣赡苓�需要測量什么數據；若不能，請說明理由）

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）猜測發(fā)生反應，硫酸鹽

△

金屬氧化物+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑，固體受熱分解連接順序為試管中加熱，根據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→測量裝置來組裝實驗儀器；
（2）加熱硫酸銅生成三氧化硫和氧氣、二氧化硫、和氧化銅，硫酸能和亞硫酸氫鈉反應生成二氧化硫；
（3）濃硫酸具有吸水性，能干燥酸性或中性氣體；
（4）1molSO₃與1molSO₂的質量差為16g，裝置F總質量在實驗結束時增加了0.16g，說明反應生成的SO₃物質的量是0.01摩爾；在標準狀況下的氧氣體積為112 mL，即得到氧氣0.005ml；6.08 g無水FeSO₄的物質的量是

6.08g

152g/mol

=0.04mol，利用鐵元素守恒得生成Fe₂O₃的物質的量是0.02mol；通過質量守恒即可計算生成SO₂的物質的量是0.03mol；
（5）測定氣體體積時，應裝置內氣體的溫度應恢復到室溫，調節(jié)量筒使其液面與E裝置中的液面持平，視線與液體的凹液面相平；
（6）F裝置去掉，實驗還能進行，需要測定裝置D的增重，得到三氧化硫質量．

解答： 解：（1）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→測量裝置來安裝實驗儀器，按從左至右的方向，先制備氣體，通過亞硫酸氫鈉吸收三氧化硫，再通過濃硫酸干燥二氧化硫氣體和氧氣，通過堿石灰吸收二氧化硫稱量計算，最后利用排水量氣法測定氧氣的體積，各儀器接口連接順序為：①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②；
故答案為：⑥⑤、④⑧⑦；
（2）加熱硫酸銅生成氧化銅、三氧化硫、二氧化硫和氧氣，三氧化硫易溶于水生成硫酸，硫酸能和亞硫酸氫鈉反應生成二氧化硫，所以亞硫酸氫鈉的作用是吸收SO₃，放出等物質的量的SO₂，
故答案為：吸收SO₃放出等物質的量的SO₂；
（3）氣體通過F裝置后還剩二氧化硫和氧氣、水蒸氣，水蒸氣能影響實驗的測定，所以必須通過干燥劑吸收水分，所以濃硫酸的作用是：吸收水分，干燥SO₂和O₂，
故答案為：干燥SO₂和O₂；
（4）Ⅰ、準確稱取6.08g無水FeSO₄；
Ⅱ、裝置F總質量在實驗結束時增加了0.16g，且其溶液中只有一種溶質，吸收的為；
Ⅲ、測出量筒中水的體積后，折算成排水的氣體，在標準狀況下的體積為112mL
1molSO₃與1molSO₂的質量差為16g，裝置F總質量在實驗結束時增加了0.16g，說明反應生成的SO₃物質的量是0.01摩爾；在標準狀況下的氧氣體積為112 mL，即得到氧氣0.005ml；6.08 g無水FeSO₄的物質的量是

6.08g

152g/mol

=0.04mol，利用鐵元素守恒得生成Fe₂O₃的物質的量是0.02mol；通過質量守恒即可計算生成SO₂的物質的量是0.03mol，反應方程式為：8FeSO₄=4Fe₂O₃+6SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑；
故答案為：8FeSO₄=4Fe₂O₃+6SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑；
（5）測定氣體體積時，應裝置內氣體的溫度應恢復到室溫，調節(jié)量筒使其液面與E裝置中的液面持平，由于量筒中液面是凹液面，所以讀量筒中液體體積時，視線與液體的凹液面相平，否則會造成誤差，
故答案為：視線要與凹液面最低處保持水平，讀數時BE兩儀器內液面要相平；
（6）若將上面連接中的F裝置去掉，由于D 中的濃硫酸也能吸收SO3，仍然能完成實驗，還需測量D裝置反應前后的質量變化值需要測定裝置D的增重，得到三氧化硫質量；
故答案為：能，還需測量D裝置反應前后的質量變化值．

點評：本題考查物質的組成和實驗數據的處理，做題時注意把握實驗基礎知識，充分利用有關數據進行計算，本題具有一定難度．難點是確定硫酸銅的分解方程式的書寫，注意堿石灰吸收的二氧化硫有部分是硫酸亞鐵分解生成的、部分是三氧化硫和水、亞硫酸氫鈉反應生成的二氧化硫，否則會導致計算錯誤．