题目内容

(2012?宜春模拟)硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体,受热温度不同,该气体成分也不同.气体成分可能含SO2、SO3和O2中的一种、二种或三种.某化学课外活动小组通过设计一探究性实验,测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量,并经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.实验用到的仪器如图所示:
[提出假设]
Ⅰ.所得气体的成分可能只含
SO3
SO3
一种;
Ⅱ.所得气体的成分可能含有
SO2、O2
SO2、O2
二种;
Ⅲ.所得气体的成分可能含有SO2、SO3、O2三种.
[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,各仪器接口连接顺序为
①③④⑧⑦②
①③④⑧⑦②
 (填序号、仪器不重复使用).
(2)实验过程中,仪器C的作用是
吸收SO2、SO3气体
吸收SO2、SO3气体
.
[验证假设,分析推理]
(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
仪器C增
加的质量/g
量筒中水的体积折算标
准状况下气体的体积/mL
① 6.4 2.56 224
② 6.4 2.56 448
请通过计算,推断出第②小组CuSO4分解的化学反应方程式:
2CuSO4
  △  
.
 
2CuO+2SO2↑+O2↑
2CuSO4
  △  
.
 
2CuO+2SO2↑+O2↑
;若将①小组CuSO4分解时所得气体在一定条件下反应,恢复到反应前的温度和压强时,测得密度是反应前的
10
9
,则最终所得气体的平均相对分子质量为
64.0
64.0
(保留一位小数);指导老师认为利用上述装置测得的仪器C增重量偏小,他的理由可能是
C装置前的装置内残余了部分SO2气体.
C装置前的装置内残余了部分SO2气体.
.
分析:[提出假设]根据硫酸铜分解可能发生两种情况2CuSO4
  △  
.
 
2CuO+2SO2↑+O2↑或 CuSO4
  △  
.
 
CuO+SO3↑或者两个反应同时发生来判断;
(1)根据气体的制备和收集按照发生装置→气体吸收装置→排水→测量装置来组装实验仪器;
(2)SO2、SO3气体能与碱性物质反应,用碱石灰可吸收SO2、SO3气体;
(3)测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量,并经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;测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量,并经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,然后气体在一定条件下反应:2SO2+O2?2SO3,恢复到反应前的温度和压强时,密度之比等与物质的量的反比求出各自的物质的量,最后求出气体的平均摩尔质量;
根据气体未完全反应,还有剩余.
解答:解:[提出假设]根据硫酸铜分解可能发生两种情况2CuSO4
  △  
.
 
2CuO+2SO2↑+O2↑或 CuSO4
  △  
.
 
CuO+SO3↑或者两个反应同时发生来判断;故答案为:Ⅰ.SO3 Ⅱ.SO2、O2
(1)体的制备和收集按照发生装置→气体吸收装置→排水→测量装置来安装实验仪器,故答案为:①③④⑧⑦②;
(2)SO2、SO3气体能与碱性物质反应,用碱石灰可吸收SO2、SO3气体,故答案为:吸收SO2、SO3气体; 
(3)①设6.4g硫酸铜分解生成xmolSO3,ymolSO2,则有
   80x+64y=2.56
    x+y=
6.4 
160
=0.04
 解之得:x=0,y=0.04mol,又n(O2)=
448×10 -3
22.4
=0.02mol,所以二者的物质的量之比为2:1,方程式:2CuSO4
  △  
.
 

2CuO+2SO2↑+O2↑,故答案为:2CuSO4
  △  
.
 
2CuO+2SO2↑+O2↑,
②设6.4g硫酸铜分解生成xmolSO3,ymolSO2,则有
 80x+64y=2.56 
 x+y=
6.4 
160
=0.04
解之得:x=0,y=0.04mol,又n(O2)=
224×10 -3
22.4
=0.01mol,
             2SO2 +O2 ?2SO3
起始(mol)  0.04      0.01       0

反应(mol)   2a        a        2a

平衡(mol) 0.04-2a     0.01-a   2a
       
则有:
0.04+0.01 
0.04-2a+0.01-a+2a
=
10
9
,解得a=0.005,所得气体的平均摩尔质量为=
 0.04 ×64 +0.01×32       
0.045

=64.0,故答案为:64.0.
根据气体未完全反应,还有剩余,故答案为:C装置前的装置内残余了部分SO2气体.
点评:本题考查物质的组成和实验数据的处理,做题时注意把握实验基础知识,充分利用有关数据进行计算,本题具有一定难度.
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