Question

【題目】已知硫酸銅加熱分解生成CuO、O2、SO2和SO3(g)。通過測定產(chǎn)生的三種氣體的量可確定該反應(yīng)的方程式。實驗用到的儀器如下圖所示。

有關(guān)操作和結(jié)果如下(已知：H＋＋HSO3－＝SO2↑＋H2O)。

①準確稱取一定質(zhì)量的無水CuSO4固體充分加熱到完全分解。

②實驗后測得裝置F總質(zhì)量比實驗前減少了0.96 g(忽略水蒸氣的損失和SO2的溶解)。

③干燥管C在實驗后質(zhì)量增加3.84 g。

④由量筒中水的體積，折算出標準狀況下相應(yīng)氣體的體積為224 mL。

試回答下列問題：

（1）裝置C的作用是__________________，裝置F的作用是______________。

（2）使用上圖所給儀器裝置(可重復(fù)使用)，按從左到右的方向連接各儀器，接口順序為①→⑨⑩→⑥⑤→________→________→________→②(填序號) 。

（3）裝置F中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________。

（4）請通過計算，推斷出該條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________。

Answer 1

【答案】吸收SO2吸收SO3③④�、蔻�(或③④)�、啖�SO3(g)＋2NaHSO3＝Na2SO4＋2SO2＋H2O(或SO3＋H2O＝H2SO4、H2SO4＋2NaHSO3＝Na2SO4＋2SO2↑＋2H2O)4CuSO44CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑

【解析】

（1）硫酸銅加熱分解生成CuO、O2、SO2和SO3氣體，根據(jù)題中提供的裝置和藥品可知，實驗中用亞硫酸氫鈉能吸收三氧化硫，用堿石灰吸收二氧化硫，所以裝置C的作用是吸收二氧化硫，裝置F的作用是吸收三氧化硫；

（2）氣體的制備和收集按照發(fā)生裝置→除雜裝置→干燥氣體→氣體吸收裝置→排水→測量裝置來安裝實驗儀器，按從左至右的方向，先制備氣體，通過亞硫酸氫鈉吸收三氧化硫，再通過濃硫酸干燥二氧化硫氣體和氧氣，通過堿石灰吸收二氧化硫稱量計算，為防止E中的水蒸氣進入C裝置，在C后面再連一個D裝置，最后利用排水量氣法測定氧氣的體積，各儀器接口連接順序為①⑨⑩⑥⑤③④⑥⑤⑧⑦②；

（3）三氧化硫與亞硫酸氫鈉溶液反應(yīng)生成硫酸鈉和二氧化硫，反應(yīng)方程式為SO3(g)＋2NaHSO3＝Na2SO4＋2SO2＋H2O或SO3＋H2O＝H2SO4、H2SO4＋2NaHSO3＝Na2SO4＋2SO2↑＋2H2O；

（4）實驗后測得裝置F總質(zhì)量比實驗前減少了0.96g，根據(jù)方程式SO3(g)＋2NaHSO3＝Na2SO4＋2SO2＋H2O可知，F中吸收的三氧化硫的物質(zhì)的量為0.96/(64×2－80) mol＝0.02mol，同是產(chǎn)生二氧化硫的物質(zhì)的量為0.04mol，干燥管C吸收的物質(zhì)是二氧化硫，二氧化硫包括硫酸銅分解生成的二氧化硫以及三氧化硫和水、亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成的二氧化硫，二氧化硫的物質(zhì)的量是3.84g÷64g/mol＝0.06mol，所以原分解反應(yīng)中生成的二氧化硫的物質(zhì)的量為0.06mol－0.04mol＝0.02mol；測得量筒B中水的體積，得出氣體在標準狀況下的體積為224mL，該氣體是氧氣，其物質(zhì)的量是0.224L÷22.4L/mol＝0.01mol，根據(jù)硫酸銅中銅元素與硫元素的關(guān)系可知，硫酸銅的物質(zhì)的量為0.02mol+0.02mol＝0.04mol，根據(jù)銅元素守恒可知，生成的氧化銅的物質(zhì)的量為0.04mol，所以n（CuSO4）：n（CuO）：n（SO2）：n（SO3）：n（O2）=0.04mol：0.04mol：0.02mol：0.02mol：0.01mol=4：4：2：2：1，所以其分解方程式為4CuSO44CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑。