Question

【題目】硫酸銅受熱分解生成氧化銅和氣體，加熱溫度不同，氣體成分也不同。氣體成分可能含SO2、SO3和O2中的一種、兩種或三種。某化學課外活動小組通過設計探究性實驗，測定反應產生的SO2、SO3和O2的物質的量，并計算確定各物質的化學計量數，從而確定CuSO4分解的化學方程式。實驗用到的儀器如下圖所示：

[提出猜想]

Ⅰ.所得氣體的成分可能只含SO3一種；

Ⅱ.所得氣體的成分可能含有_______兩種；

Ⅲ.所得氣體的成分可能含有_______三種。

[實驗探究]

實驗操作過程略。已知實驗結束時，硫酸銅完全分解。

(1)請你組裝探究實驗的裝置，按從左至右的方向，各儀器接口的連接順序為①→⑨→⑩→⑥→⑤→_______→_______→_______→_______→②(填接口序號)。

(2)若實驗結束時B中量筒沒有收集到水，則證明猜想_______正確。

(3)有兩個實驗小組進行該實驗，由于加熱時的溫度不同，實驗結束后測得相關數據也不同，數據如下：

實驗小組	稱取CuSO4的質量/g	裝置C增加的質量/g	量筒中水的體積折算成標準狀況下氣體的體積/mL
一	6.4	2.56	448
二	6.4	2.56	224

請通過計算，推斷出第一小組和第二小組的實驗條件下CuSO4分解的化學方程式。

第一小組：_______________________________________________________；

第二小組：_______________________________________________________。

Answer 1

【答案】SO2、O2 SO2、SO3、O2 ③ ④ ⑧ ⑦ Ⅰ 2CuSO42CuO＋2SO2↑＋O2↑ 4CuSO44CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑

【解析】

【提出猜想】

猜想Ⅱ．如果有氧氣生成，則發生的化學反應是氧化還原反應，則生成的另一種氣體應該是SO2；
猜想Ⅲ．硫酸銅受熱分解所得氣體的成分可能含有SO3、SO2、O2；
（1）實驗時，根據反應裝置、洗氣裝置、干燥裝置、收集裝置進行排序；
（2）若實驗結束時裝置B中量筒沒有收集到水，說明生成的氣體完全被吸收；
（3）c裝置吸收的是SO2，E裝置中收集的氣體是O2，根據轉移電子配平方程式，
實驗一中n（CuSO4）==0.04mol，n（SO2）==0.04mol、n（O2）==0.02mol，根據轉移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO2）==0.04mol，所以該反應中沒有SO3生成，
實驗二中n（CuSO4）==0.04mol，n（SO2）==0.06mol，n（O2）==0.01mol，
根據轉移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO2）==0.02mol<0.06mol，所以生成的氣體中含有SO3。

試題【提出猜想】

猜想Ⅱ．如果有氧氣生成，則發生的化學反應中有電子轉移，所以是氧化還原反應，則生成的另一種氣體應該是SO2，因為硫酸和SO3中S元素化合價相同，所以只能是SO2；猜想Ⅲ．硫酸銅受熱分解所得氣體的成分可能含有SO3、SO2、O2，故答案為SO2、O2；SO3、SO2、O2；

（1）實驗時，根據反應裝置、洗氣裝置、干燥裝置、收集裝置進行排序，A是制取氣體、B是量取生成氧氣體積、C是吸收二氧化硫、D是干燥氧氣、E是排水法收集氧氣、F吸收三氧化硫，其實驗先后順序是制取氣體、除去三氧化硫、吸收水分、吸收二氧化硫、吸收二氧化硫、干燥氧氣、收集氧氣，所以其排列順序為①→⑨→⑩→⑥→⑤→③→④→⑧→⑦→②，故答案為③；④；⑧；⑦；

（2）若實驗結束時裝置B中量筒沒有收集到水，說明生成的氣體完全被吸收，因為生成二氧化硫時一定生成氧氣，氧氣不能被吸收，所以生成的氣體只能是三氧化硫，所以I是正確的，故選I；

（3）c裝置吸收的是SO2，E裝置中收集的氣體是O2，實驗一中n（CuSO4）==0.04mol，n（SO2）==0.04mol、n（O2）==0.02mol，根據轉移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO2）==0.04mol，所以該反應中沒有SO3生成，再結合原子守恒配平方程式為2CuSO42CuO+2SO2↑+O2↑；

實驗二中n（CuSO4）==0.04mol，n（SO2）==0.06mol，n（O2）==0.01mol，根據轉移電子守恒知，硫酸銅分解生成n（SO2）==0.02mol＜0.06mol，所以生成的氣體中含有SO3，根據SO3+2NaHSO3=Na2SO4+2SO2+H2O知，生成n（SO3）=×1=0.02mol，所以n（SO2）：n（SO3）：n（O2）=0.02mol：0.02mol：0.01mol=2：2：1，根據原子守恒配平方程式得4CuSO44CuO+2SO2↑+2SO3↑+O2↑，故答案為2CuSO42CuO+2SO2↑+O2↑；4CuSO44CuO+2SO2↑+2SO3↑+O2↑。

【點晴】

本題考查性質實驗方案設計，側重考查學生實驗操作、分析問題、解答問題能力，明確實驗原理是解本題關鍵，知道實驗儀器連接順序，知道各個儀器中試劑的作用。本題的易錯點和難點是氧化還原反應方程式的書寫。