Question

9．已知CaSO₄受熱分解，由于受熱溫度不同，氣體成分也不同．氣體成分可能為SO₂、SO₃和O₂中的一種、二種或三種．某化學(xué)課外活動小組準(zhǔn)備通過系列實驗探究CaSO₄分解生成的氣體，進(jìn)而確定CaSO₄分解的化學(xué)方程式．
[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 二種；（填分子式）
Ⅲ．所得氣體的成分可能含有 SO₂、SO₃、O₂三種．
[設(shè)計實驗]
該化學(xué)課外活動小組準(zhǔn)備通過測定D裝置的增重以及量筒中水的體積，來探究CaSO₄分解生成的氣體成分，進(jìn)而確定CaSO₄分解的化學(xué)方程式．

[實驗過程]
根據(jù)上述實驗方案進(jìn)行試驗．已知實驗結(jié)束時，CaSO₄完全分解．
請結(jié)合以下實驗現(xiàn)象和記錄的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：
（1）若實驗結(jié)束時，G中量筒沒有收集到水，則證明猜想Ⅰ 正確．（填Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ）
（2）若實驗結(jié)束時，裝置D的總質(zhì)量增加，能否斷定氣體產(chǎn)物中一定含有SO₂而不含SO₃？請說明理由：不能，因為SO₃與B中的飽和NaHSO₃反應(yīng)會生成等物質(zhì)的量的SO₂．
（3）該實驗設(shè)計中，容易給測定帶來較大誤差的因素有排水量氣法測定氣體的體積時量筒和廣口瓶中液面變化和壓強變化對液體體積的讀數(shù)會產(chǎn)生誤差．
（寫出一種即可）
（4）經(jīng)改進(jìn)后，有兩組同學(xué)進(jìn)行該實驗，由于加熱時的溫度不同，實驗測得數(shù)據(jù)也不同，
相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

實驗小組	稱取CaSO4 的質(zhì)量（g）	裝置D增加 的質(zhì)量（g）	量取氣體體積的裝置測量的氣體體積 （折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積） （mL）
一	4.08	2.56	224
二	5.44	2.56	448

請通過計算，推斷第二組同學(xué)得出的CaSO₄分解的化學(xué)反應(yīng)方程式：
第二組：2CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑．

Answer 1

分析 [提出猜想]根據(jù)硫酸鈣分解可能發(fā)生兩種情況2CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑或 CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO+SO₃↑，或者兩個反應(yīng)同時發(fā)生來判斷；
[實驗過程]
（1）若實驗結(jié)束時裝置G中量筒沒有收集到水，說明生成的氣體完全被吸收；
（2）若實驗結(jié)束，經(jīng)測定裝置D的總質(zhì)量增加了，堿石灰可以吸收二氧化硫、三氧化硫，不能肯定氣體產(chǎn)物中含有SO₂而不含SO₃；SO₃與B中的飽和NaHSO₃反應(yīng)會生成等物質(zhì)的量的SO₂；
（3）裝置G、F液面差不同讀數(shù)引起誤差；
（4）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CaSO₄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CaSO₄分解的化學(xué)方程式；

解答 解：[提出猜想]Ⅱ．根據(jù)硫酸鈣分解可能發(fā)生兩種情況2CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑或 CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO+SO₃↑，或者兩個反應(yīng)同時發(fā)生來判斷，所得氣體的成分可能只含 SO₃一種，所得氣體的成分可能含有SO₂、O₂，所得氣體的成分可能含有 SO₂、SO₃、O₂三種，
故答案為：SO₂、O₂；
[實驗過程]
（1）若實驗結(jié)束時裝置G中量筒沒有收集到水，說明生成的氣體完全被吸收，因為生成二氧化硫時一定生成氧氣，氧氣不能被吸收，所以生成的氣體只能是三氧化硫，所以I是正確的，故選I，
故答案為：Ⅰ；
（2）若實驗結(jié)束，經(jīng)測定裝置D的總質(zhì)量增加了，二氧化硫和三氧化硫都是酸性氧化物，堿石灰可以吸收二氧化硫、三氧化硫，SO₃與B中的飽和NaHSO₃反應(yīng)會生成等物質(zhì)的量的SO₂；
故答案為：不能，因為SO₃與B中的飽和NaHSO₃反應(yīng)會生成等物質(zhì)的量的SO₂；
（3）該實驗設(shè)計中，容易給測定帶來較大誤差的因素有，排水量氣法測定氣體的體積時量筒和廣口瓶中液面變化和壓強變化對液體體積的讀數(shù)會產(chǎn)生誤差最大，
故答案為：排水量氣法測定氣體的體積時量筒和廣口瓶中液面變化和壓強變化對液體體積的讀數(shù)會產(chǎn)生誤差；
（4）二組、設(shè)5.44g硫酸鈣分解生成xmolSO₃，ymolSO₂，則有
80x+64y=2.56
x+y=$\frac{5.44g}{136g/mol}$=0.04
解之得：x=0，y=0.04mol，
又n（O₂）=$\frac{448×1{0}^{-3}}{22.4}$=0.02mol，所以二者的物質(zhì)的量之比為2：1，方程式：2CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑；
故答案為：2CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑．

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(jìn)行計算，題目難度中等．