Question

17．已知硫酸铜在加热条件下发生分解反应，生成氧化铜、二氧化硫、三氧化硫和氧气．请用右图所示装置，测定硫酸铜在加热分解时产生的各物质与参加反应的硫酸铜的物质的量的关系．实验测得数据和有关结果如下：

①准确称得无水硫酸铜2.4g；
②测出量筒中水的体积，折算成标准状态下气体的体积为112mL；
③干燥管在实验后质量增加1.28g；
④实验结束时装置B中的NaHSO₃溶液变为Na₂SO₄溶液（不含其他溶质）．
请回答下列问题：
（1）装置B的作用是吸收生成的SO₃气体；发生的化学方程式SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+H₂O+2SO₂↑．
（2）装置C的作用是干燥SO₂和O₂；干燥管收集到的物质是SO₂．
（3）装置E和F的作用是由D来的气体将E中的水压到量筒F中，测定生成O₂的体积．
（4）实验数据测出后，首先应计算出的物质是O₂，有0.005mol；并据此计算出SO₂为0.01mol，SO₃为0.005mol．

Answer 1

分析 （1）根据混合气体中有三氧化硫，NaHSO₃能与三氧化硫反应生成Na₂SO₄、H₂O和SO₂；
（2）根据浓硫酸可作干燥剂；根据SO₂能与碱石灰反应，而氧气与与碱石灰不反应；
（3）根据氧气不溶于水，可用排水法测定气体的体积；
（4）根据量筒内液体的体积即为O₂的体积，根据n=$\frac{v}{vm}$来分析；根据干燥管增重的质量为SO₂的质量（包括原来的和通NaHSO₃后生成的），再根据电子得失守恒n（O₂）×4=n（SO₂）×2求出分解产生的SO₂的物质的量，最后根据方程式SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+H₂O+2SO₂↑求出SO₃的物质的量．

解答 解：（1）混合气体中有三氧化硫，NaHSO₃能与三氧化硫反应生成Na₂SO₄、H₂O和SO₂：SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+H₂O+2SO₂↑，可NaHSO₃来除去三氧化硫，
故答案为：吸收生成的SO₃气体；SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+H₂O+2SO₂↑；
（2）浓硫酸可作干燥剂，可吸收SO₂和O₂中的水蒸气；SO₂能与碱石灰反应，而氧气与与碱石灰不反应，所以干燥管收集到的物质是SO₂，
故答案为：干燥SO₂和O₂；SO₂；
（3）因氧气不溶于水，可用排水法测定气体的体积，将由D来的气体将E中的水压到量筒F中，测定生成O₂的体积，
故答案为：由D来的气体将E中的水压到量筒F中，测定生成O₂的体积；
（4）量筒内液体的体积即为O₂的体积，其物质的量为$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，根据电子得失守恒n（O₂）×4=n（SO₂）×2，即0.005mol×4=n（SO₂）×2，则n（SO₂）=0.01mol，干燥管增重的质量为SO₂的质量（包括原来的和通NaHSO₃后生成的）为1.28g，物质的量为0.02mol，所以与NaHSO₃反应生成的SO₂为0.01mol，由方程式SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+H₂O+2SO₂↑可知SO₃的物质的量为0.005mol，
故答案为：O₂；0.005；0.01；0.005．

点评 本题主要考查了实验的原理与计算，在计算时要抓住电子得失守恒，尤其要注意干燥管增重的质量为SO₂的质量包括原来的和通NaHSO₃后生成的，题目难度中等．