Question

将0.1mol无水硫酸铜固体于强热下完全分解，得到Cu₂O与SO₃、SO₂、O₂的混合气体，该混合气体的平均式量可能为

1. A.
   32
2. B.
   48
3. C.
   64
4. D.
   72

Answer 1

C
分析：CuSO₄分解得到Cu₂O、SO₃、SO₂、O₂，根据质量守恒定律可知，混合气体的总质量一定，利用硫原子守恒可知，硫的氧化物的物质的量之和为0.1mol，故混合气体的平均式量取决于氧气的物质的量，反应中铜元素的化合价降低，一定会有元素化合价升高，一定有氧气生成，利用极限法分析，根据电子转移守恒可知，当产生的气体为SO₃和O₂时，O₂的物质的量最小，混合气体的物质的量最小，平均式量最大；产生的气体为O₂和SO₂时，O₂的物质的量最大，混合气体的物质的量最大，平均式量最小；
根据铜原子守恒计算Cu₂O的物质的量，再根据m=nM计算Cu₂O的质量，进而计算混合气体的物质的量，根据极限法，利用电子转移守恒计算氧气的物质的量，进而计算平均式量的极值，据此判断．
解答：CuSO₄分解得到Cu₂O、SO₃、SO₂、O₂，根据质量守恒定律可知，混合气体的总质量一定，利用硫原子守恒可知，硫的氧化物的物质的量之和为0.1mol，故混合气体的平均式量取决于氧气的物质的量；
根据铜原子守恒可知，n（Cu₂O）=0.05mol，故m（Cu₂O）=0.05mol×144g/mol=7.2g，
故混合气体的质量为：0.1mol×160g/mol-7.2g=8.8g，
反应中铜元素的化合价降低，一定会有元素化合价升高，一定有氧气生成，根据电子转移守恒可知：
①当产生的气体为SO₃和O₂时，O₂的物质的量最小，混合气体的物质的量最小，平均式量最大，由电子转移守恒可知，此时O₂的物质的量为=0.025mol，由硫原子守恒可知n（SO₃）=0.1mol，故混合气体的平均式量最大值为=70.4；
②当产生的气体为O₂和SO₂时，O₂的物质的量最大，混合气体的物质的量最大，平均式量最小，由硫原子守恒可知n（SO₂）=0.1mol，由电子转移守恒可知，此时O₂的物质的量为=0.075mol，故混合气体的平均式量最小值为=50.3；
由于实际混合气体是SO₃、SO₂、O₂三种气体的混合气体，故其平均式量应该在50.3～70.4之间，
故选C．
点评：本题考查混合物的有关计算，难度中等，注意利用极限法确定极值进行解答，关键是确定混合气体物质的量的极值．