Question

某化學(xué)課外活動(dòng)小組，從化學(xué)手冊(cè)上查得硫酸銅在500℃以上按下式分解，便決定設(shè)計(jì)一驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)探索測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)生的SO₂、SO₃和O₂的物質(zhì)的量，并經(jīng)計(jì)算以此確定該條件下CuSO₄分解反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。實(shí)驗(yàn)可能用到的儀器如圖所示：

實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)及有關(guān)結(jié)果如下：

①準(zhǔn)確稱取6.0g無水CuSO₄；②干燥管總質(zhì)量在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)增加了2.4g；③測(cè)出量筒中水的體積后，折算成排水的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為280mL；④實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置F中的溶液變?yōu)镹aHSO₄溶液(不含其他雜質(zhì))。

試回答下列問題：

   （1）按裝置從左至右的方向，各儀器接口連接順序?yàn)開___________________（填序號(hào)）。

   （2）裝置F的作用是_______________________________________________________。

   （3）裝置D的作用是_______________________________________________________。

   （4）確定裝置E的進(jìn)、出口的原則是_____________________________。

   （5）首先應(yīng)計(jì)算的是物質(zhì)__________的體積；通過計(jì)算，推斷出該條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________________。

   （6）該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，可能給測(cè)定帶來誤差最大的裝置是（填代號(hào)）________________。

Answer 1

（1）①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②  （2分）（2）吸收SO₃放出等物質(zhì)的量的SO₂  （1分）（3）干燥SO₂ 和O₂  （1分）（4）短進(jìn)長出  （1分）（5）O₂    （4分）  （6）B、E  （2分）

解析:

（1）由題給CuSO₄受熱分解：CuSO₄→CuO＋SO₃↑＋SO₂↑＋O₂↑化學(xué)方程式可知首先應(yīng)選擇裝置A作為CuSO₄受熱分解裝置，然后將生成氣體混合物SO₃、SO₂和O₂通過裝置F將SO₃轉(zhuǎn)化為SO₂：NaHSO₃＋SO₃==NaHSO₄＋SO₂，然后通過裝置D，將混合氣體干燥后通過裝置C原有的SO₂和新生成的SO₂均被吸收，故裝置C的增重為兩者之和，最后通過裝置B測(cè)出水的體積為O₂的體積，因此裝置連接接口的順序是：①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②。

（2）計(jì)算出CuSO₄、CuO、SO₃、SO₂和O₂各組分物質(zhì)的量然后利用反應(yīng)物和各生成物物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比完成并配平CuSO₄分解化學(xué)反應(yīng)方程式。

由：CuSO₄→CuO＋SO₂↑＋SO₃↑＋O₂↑知CuSO₄中－2價(jià)氧變成O₂失2×2e^－，而＋6價(jià)S元素變成SO₂中＋4價(jià)硫元素每個(gè)S得2e^－，要使得失電子相等生成SO₂物質(zhì)的量必為O₂物質(zhì)的量的2倍,故n（SO₂）=0.0125mol×2=0.025mol，則n（SO₃）=0.0375mol－0.025mol=0.0125mol。由質(zhì)量守恒知n（CuO）=n（CuSO₄）=0.0375mol，故有：n（CuSO₄）:n（CuO）: n（SO₂）: n（SO₃）: n（O₂）=0.0375:0.0375:0.025:0.0125:0.0125=3:3:2:1:1，即可寫出

。