Question

1．硫酸銅受熱分解生成氧化銅和氣體，加熱溫度不同，氣體成分也不同．氣體成分可能含SO₂、SO₃和O₂中的一種、兩種或三種．某化學(xué)課外活動(dòng)小組通過設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，測定反應(yīng)產(chǎn)生的SO₂、SO₃和O₂的物質(zhì)的量，并計(jì)算確定各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，從而確定CuSO₄分解的化學(xué)方程式．實(shí)驗(yàn)用到的儀器如圖所示：

【提出猜想】
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、O₂兩種；
Ⅲ．所得氣體的成分可能含有SO₃、SO₂、O₂三種．
【實(shí)驗(yàn)探究】
實(shí)驗(yàn)操作過程略．
已知實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，硫酸銅完全分解．
（1）請你組裝探究實(shí)驗(yàn)的裝置，按從左至右的方向，各儀器接口的連接順序?yàn)椋孩佟�⑨→⑩→⑥→⑤→③→④→⑧→⑦→②（填接口序號）�?br />（2）若實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)B中量筒沒有收集到水，則證明猜想Ⅰ正確．
（3）有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，由于加熱時(shí)的溫度不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測得相關(guān)數(shù)據(jù)也不同，數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)小組	稱取CuSO4的質(zhì)量/g	裝置C增加的質(zhì)量/g	量筒中水的體積折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積/mL
一	6.4	2.56	448
二	6.4	2.56	224

請通過計(jì)算，推斷出第一小組和第二小組的實(shí)驗(yàn)條件下CuSO₄分解的化學(xué)方程式．
第一小組：2CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+2SO₂↑+O₂↑；
第二小組：4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑．

Answer 1

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(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)反應(yīng)裝置、洗氣裝置、干燥裝置、收集裝置進(jìn)行排序；
（2）若實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)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，
實(shí)驗(yàn)一中n（CuSO₄）=$\frac{6.4g}{160g/mol}$=0.04mol，n（SO₂）=$\frac{2.56g}{64g/mol}$=0.04mol、n（O₂）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO₂）=$\frac{0.02mol×4}{2}$=0.04mol，所以該反應(yīng)中沒有SO₃生成，
實(shí)驗(yàn)二中n（CuSO₄）=$\frac{6.4g}{160g/mol}$=0.04mol，n（SO₂）=$\frac{3.84g}{64g/mol}$=0.06mol，n（O₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO₂）=$\frac{0.01mol×4}{2}$=0.02mol＜0.06mol，所以生成的氣體中含有SO₃．

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?yàn)榱蛩岷蚐O₃中S元素化合價(jià)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(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)反應(yīng)裝置、洗氣裝置、干燥裝置、收集裝置進(jìn)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(shí)驗(yàn)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?yàn)棰佟�⑨→⑩→⑥→⑤→③→④→⑧→⑦→②�?br />故答案為：③；④；⑧；⑦；
（2）若實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)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?yàn)樯�成二氧化硫時(shí)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，
故答案為：Ⅰ；
（3）c裝置吸收的是SO₂，E裝置中收集的氣體是O₂，
實(shí)驗(yàn)一中n（CuSO₄）=$\frac{6.4g}{160g/mol}$=0.04mol，n（SO₂）=$\frac{2.56g}{64g/mol}$=0.04mol、n（O₂）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO₂）=$\frac{0.02mol×4}{2}$=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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+2SO₂↑+O₂↑；
實(shí)驗(yàn)二中n（CuSO₄）=$\frac{6.4g}{160g/mol}$=0.04mol，n（SO₂）=$\frac{3.84g}{64g/mol}$=0.06mol，n（O₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO₂）=$\frac{0.01mol×4}{2}$=0.02mol＜0.06mol，所以生成的氣體中含有SO₃，根據(jù)SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+2SO₂+H₂O知，生成n（SO₃）=$\frac{0.06mol-0.02mol}{2}$=0.02mol，所以n（SO₂）：n（SO₃）：n（O₂）=0.02mol：0.02mol：0.01mol=2：2：1，根據(jù)原子守恒配平方程式得4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑，
故答案為：2CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+2SO₂↑+O₂↑；4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑．

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、分析問題、解答問題能力，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，知道實(shí)驗(yàn)儀器連接順序，知道各個(gè)儀器中試劑的作用，題目難度中等．