Question

10．已知硫酸銅加熱分解生成CuO、O₂、SO₂和SO₃氣體．通過測定產(chǎn)生的三種氣體的量可確定該反應的方程式．實驗用到的儀器如圖所示：
有關操作和結(jié)果如下（已知：H⁺+HSO₃^-═SO₂↑+H₂O）：
①準確稱取一定質(zhì)量的無水CuSO₄固體充分加熱到完全分解．
②實驗后測得裝置F總質(zhì)量比實驗前減少了0.96（忽略水蒸氣的損失和SO₂的溶解）．
③干燥管C在實驗后質(zhì)量增加3.84g．
④由量簡中水的體積，折算出標準狀況下相應氣體的體積為224m L．
試回答下列問題：
（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（可重復使用），按從左至右的方向各儀器接口連接順序為：
①→⑨⑩→⑥⑤→③④→⑥⑤→⑧⑦→②（填序號）．
（3）裝置F中發(fā)生的化學反應方程式為：SO₃+2NaHSO₃=2SO₂+Na₂SO₄+H₂O
（4）請通過計算，推斷出該條件下反應的化學方程式為：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，實驗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→測量裝置來組裝實驗儀器；
 （3）三氧化硫與亞硫酸氫鈉溶液反應生成硫酸鈉和二氧化硫；
（4）根據(jù)量筒B中水的體積可計算出氧氣的物質(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、亞硫酸氫鈉反應生成的二氧化硫，通過計算確定生成物之間的物質(zhì)的量關系，再根據(jù)原子守恒確定反應方程式；

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，實驗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，為防止E中的水蒸氣進入C裝置，在C后面再連一個D裝置，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：①⑨⑩⑥⑤③④⑥⑤⑧⑦②；
故答案為：③④⑥⑤⑧⑦；
（3）三氧化硫與亞硫酸氫鈉溶液反應生成硫酸鈉和二氧化硫，反應方程式為SO₃+2NaHSO₃=2SO₂+Na₂SO₄+H₂O，
故答案為：SO₃+2NaHSO₃=2SO₂+Na₂SO₄+H₂O；
（4）實驗后測得裝置F總質(zhì)量比實驗前減少了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，所以原分解反應中生成的二氧化硫的物質(zhì)的量為0.06mol-0.04mol=0.02mol；測得量筒B中水的體積，得出氣體在標準狀況下的體積為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知識，充分利用有關數(shù)據(jù)進行計算，本題具有一定難度．