Question

硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体，加热温度不同，气体成分也不同。气体成分可能含SO2、SO3和O2中的一种、两种或三种。某化学课外活动小组通过设计探究性实验，测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量，并计算确定各物质的化学计量数，从而确定CuSO4分解的化学方程式。实验用到的仪器如下图所示：

[提出猜想]

Ⅰ.所得气体的成分可能只含SO3一种；

Ⅱ.所得气体的成分可能含有________两种；

Ⅲ.所得气体的成分可能含有________三种。

[实验探究]

实验操作过程略。已知实验结束时，硫酸铜完全分解。

（1）请你组装探究实验的装置，按从左至右的方向，各仪器接口的连接顺序为①→⑨→⑩→⑥→⑤→________→________→________→________→②（填接口序号）。

（2）若实验结束时B中量筒没有收集到水，则证明猜想________正确。

（3）有两个实验小组进行该实验，由于加热时的温度不同，实验结束后测得相关数据也不同，数据如下：

实验 小组	称取CuSO4 的质量/g	装置C增加 的质量/g	量筒中水的体积折算成标准状况下气体的体积/mL
一	6.4	2.56	448
二	6.4	2.56	224

 

请通过计算，推断出第一小组和第二小组的实验条件下CuSO4分解的化学方程式。

第一小组：________________________________________________________；

第二小组：________________________________________________________。

 

Answer 1

Ⅱ.SO2、O2　Ⅲ.SO2、SO3、O2

（1）③　④　⑧　⑦　（2）Ⅰ

（3）2CuSO42CuO＋2SO2↑＋O2↑ 4CuSO44CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑

【解析】本题考查硫酸铜分解产物的实验探究。氧化还原反应中化合价有升必有降，如果产物中只有两种气体，必为SO2、O2的混合物；如果有三种气体，则必为SO2、SO3、O2的混合物。（1）SO3溶于水生成硫酸，硫酸会与F中NaHSO3溶液反应生成SO2，通过浓硫酸干燥后，再通过碱石灰的增重情况可测定二氧化硫的质量，通过E、B装置所测气体的体积就是氧气的体积。（2）若B中量筒中没有收集到水，则说明实验中没有生成O2即猜想Ⅰ正确。（3）根据氧化还原反应中得失电子守恒，硫酸铜分解产生的SO2与O2的物质的量之比必为2∶1。实验中，如果产生的SO2与O2的物质的量之比不是2∶1，则说明分解产物中还含有SO3。第一小组：n（CuSO4）＝0.04 mol，n（O2）＝0.02 mol，n（SO2）＝2.56 g÷64 g·mol－1＝0.04 mol，SO2与O2的物质的量之比为2∶1，所以该小组硫酸铜分解的产物是CuO、SO2、O2。第二小组：n（CuSO4）＝0.04 mol，n（O2）＝0.01 mol，n（SO2）＝0.04 mol，说明硫酸铜分解时还生成了0.02 mol SO3，据此即可写出反应的化学方程式。