Question

9．已知CaSO₄受热分解，由于受热温度不同，气体成分也不同．气体成分可能为SO₂、SO₃和O₂中的一种、二种或三种．某化学课外活动小组准备通过系列实验探究CaSO₄分解生成的气体，进而确定CaSO₄分解的化学方程式．
[提出猜想]
Ⅰ．所得气体的成分可能只含 SO₃一种；
Ⅱ．所得气体的成分可能含有SO₂、O₂ 二种；（填分子式）
Ⅲ．所得气体的成分可能含有 SO₂、SO₃、O₂三种．
[设计实验]
该化学课外活动小组准备通过测定D装置的增重以及量筒中水的体积，来探究CaSO₄分解生成的气体成分，进而确定CaSO₄分解的化学方程式．

[实验过程]
根据上述实验方案进行试验．已知实验结束时，CaSO₄完全分解．
请结合以下实验现象和记录的实验数据进行分析：
（1）若实验结束时，G中量筒没有收集到水，则证明猜想Ⅰ 正确．（填Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ）
（2）若实验结束时，装置D的总质量增加，能否断定气体产物中一定含有SO₂而不含SO₃？请说明理由：不能，因为SO₃与B中的饱和NaHSO₃反应会生成等物质的量的SO₂．
（3）该实验设计中，容易给测定带来较大误差的因素有排水量气法测定气体的体积时量筒和广口瓶中液面变化和压强变化对液体体积的读数会产生误差．
（写出一种即可）
（4）经改进后，有两组同学进行该实验，由于加热时的温度不同，实验测得数据也不同，
相关数据如下：

实验小组	称取CaSO4 的质量（g）	装置D增加 的质量（g）	量取气体体积的装置测量的气体体积 （折算成标准状况下气体的体积） （mL）
一	4.08	2.56	224
二	5.44	2.56	448

请通过计算，推断第二组同学得出的CaSO₄分解的化学反应方程式：
第二组：2CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑．

Answer 1

分析 [提出猜想]根据硫酸钙分解可能发生两种情况2CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑或 CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO+SO₃↑，或者两个反应同时发生来判断；
[实验过程]
（1）若实验结束时装置G中量筒没有收集到水，说明生成的气体完全被吸收；
（2）若实验结束，经测定装置D的总质量增加了，碱石灰可以吸收二氧化硫、三氧化硫，不能肯定气体产物中含有SO₂而不含SO₃；SO₃与B中的饱和NaHSO₃反应会生成等物质的量的SO₂；
（3）装置G、F液面差不同读数引起误差；
（4）测定反应产生的SO₂、SO₃和O₂的物质的量，并经计算确定各物质的化学计量数，从而确定CaSO₄分解的化学方程式；测定反应产生的SO₂、SO₃和O₂的物质的量，并经计算确定各物质的化学计量数，从而确定CaSO₄分解的化学方程式；

解答 解：[提出猜想]Ⅱ．根据硫酸钙分解可能发生两种情况2CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑或 CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO+SO₃↑，或者两个反应同时发生来判断，所得气体的成分可能只含 SO₃一种，所得气体的成分可能含有SO₂、O₂，所得气体的成分可能含有 SO₂、SO₃、O₂三种，
故答案为：SO₂、O₂；
[实验过程]
（1）若实验结束时装置G中量筒没有收集到水，说明生成的气体完全被吸收，因为生成二氧化硫时一定生成氧气，氧气不能被吸收，所以生成的气体只能是三氧化硫，所以I是正确的，故选I，
故答案为：Ⅰ；
（2）若实验结束，经测定装置D的总质量增加了，二氧化硫和三氧化硫都是酸性氧化物，碱石灰可以吸收二氧化硫、三氧化硫，SO₃与B中的饱和NaHSO₃反应会生成等物质的量的SO₂；
故答案为：不能，因为SO₃与B中的饱和NaHSO₃反应会生成等物质的量的SO₂；
（3）该实验设计中，容易给测定带来较大误差的因素有，排水量气法测定气体的体积时量筒和广口瓶中液面变化和压强变化对液体体积的读数会产生误差最大，
故答案为：排水量气法测定气体的体积时量筒和广口瓶中液面变化和压强变化对液体体积的读数会产生误差；
（4）二组、设5.44g硫酸钙分解生成xmolSO₃，ymolSO₂，则有
80x+64y=2.56
x+y=$\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}$=0.02mol，所以二者的物质的量之比为2：1，方程式：2CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑；
故答案为：2CaSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑．

点评 本题考查物质的组成和实验数据的处理，做题时注意把握实验基础知识，充分利用有关数据进行计算，题目难度中等．