Question

【題目】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(cè)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)用到的儀器如下圖所示：

[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_______兩種；

Ⅲ.所得氣體的成分可能含有_______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(qǐng)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)?/span>①→⑨→⑩→⑥→⑤→_______→_______→_______→_______→②(填接口序號(hào))。

(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_______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(cè)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(qǐng)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：_______________________________________________________；

第二小組：_______________________________________________________。

Answer 1

【答案】SO2、O2 SO2、SO3、O2 ③ ④ ⑧ ⑦ Ⅰ 2CuSO42CuO＋2SO2↑＋O2↑ 4CuSO44CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑

【解析】

【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）==0.04mol，n（SO2）==0.04mol、n（O2）==0.02mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO2）==0.04mol，所以該反應(yīng)中沒有SO3生成，
實(shí)驗(yàn)二中n（CuSO4）==0.04mol，n（SO2）==0.06mol，n（O2）==0.01mol，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO2）==0.02mol<0.06mol，所以生成的氣體中含有SO3。

試題【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?/span>SO3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)?/span>①→⑨→⑩→⑥→⑤→③→④→⑧→⑦→②，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；

（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）==0.04mol，n（SO2）==0.04mol、n（O2）==0.02mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO2）==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2CuSO42CuO+2SO2↑+O2↑；

實(shí)驗(yàn)二中n（CuSO4）==0.04mol，n（SO2）==0.06mol，n（O2）==0.01mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO2）==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）=×1=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4CuSO44CuO+2SO2↑+2SO3↑+O2↑，故答案為2CuSO42CuO+2SO2↑+O2↑；4CuSO44CuO+2SO2↑+2SO3↑+O2↑。

【點(diǎn)晴】

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。本題的易錯(cuò)點(diǎn)和難點(diǎn)是氧化還原反應(yīng)方程式的書寫。