Question

硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体，受热温度不同，该气体成分也不同。气体成分可能含SO₂、SO₃和O₂中的一种、二种或三种.某化学课外活动小组通过设计一探究性实验，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CuSO₄分解的化学方程式。实验用到的仪器如右图所示：

【提出假设】
Ⅰ．所得气体的成分可能只含_________一种；
Ⅱ．所得气体的成分可能含有____________________二种；
Ⅲ．所得气体的成分可能含有SO₂、SO₃、O₂三种。
【实验探究】实验操作过程（略）已知实验结束时，硫酸铜完全分解。
（1）请你组装探究实验的装置，按从左至右的方向，各仪器接口连接顺序为①⑨⑩______________（填序号、仪器不重复使用）。
（2）实验过程中，仪器F的作用是                                               。
【验证假设，分析推理】
（3）有两个实验小组进行该实验，由于加热时的温度不同，实验结束后测得相关数据也不同.数据如下：

实验 小组	称取无水CuSO4的质量/g	仪器C增加的质量/g	量筒中水的体积折算标准状况下气体的体积/mL
①	6.4	2.56	224
②	6.4	2.56	448

 
请通过计算，推断出第②小组CuSO₄分解的化学反应方程式：                            。
若将①小组CuSO₄分解时所得气体在一定条件下反应并达到平衡，恢复到反应前的温度和压强时，测得密度是反应前的，其平衡常数表达式为                                最终所得气体的平均相对分子质量为__________（保留一位小数）

Answer 1

Ⅰ．SO₃
Ⅱ．SO₂、O₂  
（1）⑥⑤③④⑧⑦②
（2）吸收SO₃气体并转化为SO₂
（3）2CuSO₄2CuO + 2SO₂↑+ O₂↑   K＝   66.7

试题分析：I.根据猜想Ⅲ可知，猜想I是所得气体的成分可能只含SO₂一种，猜想Ⅱ是所得气体的成分可能含有SO₂、O₂两种。
（1）根据所给的装置可判断，浓硫酸是用来干燥的，碱石灰是吸收SO₂或三氧化硫的，最后通过排水法收集气体氧气，以测量氧气的体积，所以正确的顺序是⑥⑤③④⑧⑦②。
（2）SO₂不溶于饱和NaHSO₃溶液，而SO₃溶于NaHSO₃溶液。
（3）①中氧气是0.01mol，转移电子是0.04mol，所以一定生成0.02molSO₂。其质量是1.28g，所以三氧化硫的质量是2.88g－1.28g＝1.6g，物质的量是0.02mol，所以方程式为4CuSO₄4CuO＋2SO₂↑＋2SO₃↑＋O₂↑。分解时所得气体在一定条件下反应其平衡常数表达式为K＝，恢复到反应前的温度和压强时，测得密度是反应前的，根据密度之比等于平均相对分子质量之比计算。
②中氧气是0.02mol，转移电子是0.08mol，所以一定生成0.04molSO₂。其质量是2.56g，所以没有三氧化硫生成，则方程式为2CuSO₄2CuO＋2SO₂↑＋O₂↑。