Question

某化學(xué)課外活動小組，從化學(xué)手冊上查得硫酸銅在500℃以上按下式分解：
CuSO₄CuO+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑，便決定設(shè)計一驗證性實驗探索測定反應(yīng)產(chǎn)生的SO₂、SO₃和O₂的物質(zhì)的量，并經(jīng)計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)計量數(shù)．實驗可能用到的儀器如圖所示：
實驗測得數(shù)據(jù)及有關(guān)結(jié)果如下：
①準(zhǔn)確稱取4.8g無水CuSO₄；②干燥管總質(zhì)量在實驗結(jié)束時增加了1.92g；③測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224mL；④實驗結(jié)束時，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為

 

（填序號）．
（2）連接好裝置后，下一步操作應(yīng)該是

 

，其方法：

 

（3）裝置F的作用是

 

．
（4）裝置D的作用是

 

．
（5）在通過B裝置測定氣體體積時，除了平視讀數(shù)之外還要先進行一個重要的操作是：

 

（6）通過計算，推斷出該條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）根據(jù)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→測量裝置來組裝實驗儀器；
（2）連接好裝置后，需檢查氣密性，根據(jù)大氣壓強原理來檢驗裝置的氣密性；
（3）加熱硫酸銅生成三氧化硫和氧氣、二氧化硫、和氧化銅，硫酸能和亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化硫；
（4）濃硫酸具有吸水性，能干燥酸性或中性氣體；
（5）液體能產(chǎn)生壓強，如果B和E中液體高度不同會對實驗造成影響，所以讀取量筒液面的讀數(shù)前通過調(diào)整B使得液面和E中的相平；
（6）通過計算確定生成物之間的物質(zhì)的量關(guān)系，再根據(jù)原子守恒確定反應(yīng)方程式．

解答： 解：（1）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，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：①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②；
故答案為：①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②；
（2）實驗裝置連接好了以后，要檢驗裝置的氣密性，可以根據(jù)氣壓原理來檢驗，將B中導(dǎo)管插入水中，用酒精燈微熱A中試管，B中導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，停止加熱一段時間后，且B中導(dǎo)管中有水柱形成，則證明氣密性良好，
故答案為：檢查氣密性；將B中導(dǎo)管插入水中，用酒精燈微熱A中試管，B中導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，停止加熱一段時間后，且B中導(dǎo)管中有水柱形成，則證明氣密性良好；
（3）加熱硫酸銅生成氧化銅、三氧化硫、二氧化硫和氧氣，三氧化硫易溶于水生成硫酸，硫酸能和亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化硫，所以亞硫酸氫鈉的作用是吸收SO₃，放出等物質(zhì)的量的SO₂，
故答案為：吸收SO₃，放出等物質(zhì)的量的SO₂；
（4）氣體通過F裝置后還剩二氧化硫和氧氣、水蒸氣，水蒸氣能影響實驗的測定，所以必須通過干燥劑吸收水分，所以濃硫酸的作用是：吸收水分，干燥SO₂和O₂，
故答案為：干燥SO₂和O₂；
（5）測定氣體體積時，應(yīng)裝置內(nèi)氣體的溫度應(yīng)恢復(fù)到室溫，調(diào)節(jié)量筒使其液面與E裝置中的液面持平，由于量筒中液面是凹液面，所以讀量筒中液體體積時，視線與液體的凹液面相平，否則會造成誤差，
故答案為：調(diào)節(jié)量筒使其液面與E裝置中的液面持平；
（6）干燥管C吸收的物質(zhì)是二氧化硫，二氧化硫包括解熱硫酸銅生成的二氧化硫和三氧化硫和水、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

1.92g

64g/mol

=0.03mol，根據(jù)三氧化硫和亞硫酸氫鈉之間的關(guān)系式知，三氧化硫和亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成的二氧化硫和三氧化硫的物質(zhì)的量相等，所以三氧化硫和原生成的二氧化硫的物質(zhì)的量之和是0.03mol；測得量筒B中水的體積，得出氣體在標(biāo)準(zhǔn)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)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等知，原生成的二氧化硫的物質(zhì)的量=

0.01mol×4

2

=0.02mol，所以生成的三氧化硫的物質(zhì)的量是0.03mol-0.02mol=0.01mol；4.8g無水CuSO₄的物質(zhì)的量=

4.8g

160g/mol

=0.03mol，根據(jù)銅原子守恒知，生成氧化銅的物質(zhì)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，所以其分解方程式為3CuSO₄

△   .

3CuO+2SO₂↑+SO₃↑+O₂↑，
故答案為：3CuSO₄

△   .

3CuO+2SO₂↑+SO₃↑+O₂↑．

點評：本題考查物質(zhì)的組成和實驗數(shù)據(jù)的處理，做題時注意把握實驗基礎(chǔ)知識，充分利用有關(guān)數(shù)據(jù)進行計算，本題具有一定難度．難點是確定硫酸銅的分解方程式的書寫，注意堿石灰吸收的二氧化硫有部分是硫酸銅分解生成的、部分是三氧化硫和水、亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成的二氧化硫，否則會導(dǎo)致計算錯誤．