Question

某化学课外活动小组，从化学手册上查得硫酸铜在500℃以上按下式分解：
CuSO₄CuO+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑，便决定设计一验证性实验探索测定反应产生的SO₂、SO₃和O₂的物质的量，并经计算以此确定该条件下CuSO₄分解反应方程式中各物质的化学计量数．实验可能用到的仪器如图所示：
实验测得数据及有关结果如下：
①准确称取4.8g无水CuSO₄；②干燥管总质量在实验结束时增加了1.92g；③测出量筒中水的体积后，折算成排水的气体，在标准状况下的体积为224mL；④实验结束时，装置F中的溶液变为NaHSO₄溶液（不含其他杂质）．
试回答下列问题：
（1）按装置从左至右的方向，各仪器接口连接顺序为

 

（填序号）．
（2）连接好装置后，下一步操作应该是

 

，其方法：

 

（3）装置F的作用是

 

．
（4）装置D的作用是

 

．
（5）在通过B装置测定气体体积时，除了平视读数之外还要先进行一个重要的操作是：

 

（6）通过计算，推断出该条件下反应的化学方程式

 

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）根据气体的制备和收集按照发生装置→除杂装置→干燥气体→气体吸收装置→排水→测量装置来组装实验仪器；
（2）连接好装置后，需检查气密性，根据大气压强原理来检验装置的气密性；
（3）加热硫酸铜生成三氧化硫和氧气、二氧化硫、和氧化铜，硫酸能和亚硫酸氢钠反应生成二氧化硫；
（4）浓硫酸具有吸水性，能干燥酸性或中性气体；
（5）液体能产生压强，如果B和E中液体高度不同会对实验造成影响，所以读取量筒液面的读数前通过调整B使得液面和E中的相平；
（6）通过计算确定生成物之间的物质的量关系，再根据原子守恒确定反应方程式．

解答： 解：（1）气体的制备和收集按照发生装置→除杂装置→干燥气体→气体吸收装置→排水→测量装置来安装实验仪器，按从左至右的方向，先制备气体，通过亚硫酸氢钠吸收三氧化硫，再通过浓硫酸干燥二氧化硫气体和氧气，通过碱石灰吸收二氧化硫称量计算，最后利用排水量气法测定氧气的体积，各仪器接口连接顺序为：①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②；
故答案为：①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②；
（2）实验装置连接好了以后，要检验装置的气密性，可以根据气压原理来检验，将B中导管插入水中，用酒精灯微热A中试管，B中导管口有气泡产生，停止加热一段时间后，且B中导管中有水柱形成，则证明气密性良好，
故答案为：检查气密性；将B中导管插入水中，用酒精灯微热A中试管，B中导管口有气泡产生，停止加热一段时间后，且B中导管中有水柱形成，则证明气密性良好；
（3）加热硫酸铜生成氧化铜、三氧化硫、二氧化硫和氧气，三氧化硫易溶于水生成硫酸，硫酸能和亚硫酸氢钠反应生成二氧化硫，所以亚硫酸氢钠的作用是吸收SO₃，放出等物质的量的SO₂，
故答案为：吸收SO₃，放出等物质的量的SO₂；
（4）气体通过F装置后还剩二氧化硫和氧气、水蒸气，水蒸气能影响实验的测定，所以必须通过干燥剂吸收水分，所以浓硫酸的作用是：吸收水分，干燥SO₂和O₂，
故答案为：干燥SO₂和O₂；
（5）测定气体体积时，应装置内气体的温度应恢复到室温，调节量筒使其液面与E装置中的液面持平，由于量筒中液面是凹液面，所以读量筒中液体体积时，视线与液体的凹液面相平，否则会造成误差，
故答案为：调节量筒使其液面与E装置中的液面持平；
（6）干燥管C吸收的物质是二氧化硫，二氧化硫包括解热硫酸铜生成的二氧化硫和三氧化硫和水、亚硫酸氢钠反应生成的二氧化硫，二氧化硫的物质的量是

1.92g

64g/mol

=0.03mol，根据三氧化硫和亚硫酸氢钠之间的关系式知，三氧化硫和亚硫酸氢钠反应生成的二氧化硫和三氧化硫的物质的量相等，所以三氧化硫和原生成的二氧化硫的物质的量之和是0.03mol；测得量筒B中水的体积，得出气体在标准状况下的体积为224mL，该气体是氧气，其物质的量是

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，根据氧化还原反应中得失电子数相等知，原生成的二氧化硫的物质的量=

0.01mol×4

2

=0.02mol，所以生成的三氧化硫的物质的量是0.03mol-0.02mol=0.01mol；4.8g无水CuSO₄的物质的量=

4.8g

160g/mol

=0.03mol，根据铜原子守恒知，生成氧化铜的物质的量是0.03mol，所以n（CuSO₄）：n（CuO）：n（SO₂）：n（SO₃）：n（O₂）=0.03mol：0.03mol：0.02mol：0.01mol：0.01mol=3：3：2：1：1，所以其分解方程式为3CuSO₄

△   .

3CuO+2SO₂↑+SO₃↑+O₂↑，
故答案为：3CuSO₄

△   .

3CuO+2SO₂↑+SO₃↑+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，本题具有一定难度．难点是确定硫酸铜的分解方程式的书写，注意碱石灰吸收的二氧化硫有部分是硫酸铜分解生成的、部分是三氧化硫和水、亚硫酸氢钠反应生成的二氧化硫，否则会导致计算错误．