Question

【题目】已知硫酸铜加热分解生成CuO、O2、SO2和SO3(g)。通过测定产生的三种气体的量可确定该反应的方程式。实验用到的仪器如下图所示。

有关操作和结果如下(已知：H＋＋HSO3－＝SO2↑＋H2O)。

①准确称取一定质量的无水CuSO4固体充分加热到完全分解。

②实验后测得装置F总质量比实验前减少了0.96 g(忽略水蒸气的损失和SO2的溶解)。

③干燥管C在实验后质量增加3.84 g。

④由量筒中水的体积，折算出标准状况下相应气体的体积为224 mL。

试回答下列问题：

（1）装置C的作用是__________________，装置F的作用是______________。

（2）使用上图所给仪器装置(可重复使用)，按从左到右的方向连接各仪器，接口顺序为①→⑨⑩→⑥⑤→________→________→________→②(填序号) 。

（3）装置F中发生反应的化学方程式为_______________________________________。

（4）请通过计算，推断出该条件下反应的化学方程式为_________________________。

Answer 1

【答案】吸收SO2吸收SO3③④　⑥⑤(或③④)　⑧⑦SO3(g)＋2NaHSO3＝Na2SO4＋2SO2＋H2O(或SO3＋H2O＝H2SO4、H2SO4＋2NaHSO3＝Na2SO4＋2SO2↑＋2H2O)4CuSO44CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑

【解析】

（1）硫酸铜加热分解生成CuO、O2、SO2和SO3气体，根据题中提供的装置和药品可知，实验中用亚硫酸氢钠能吸收三氧化硫，用碱石灰吸收二氧化硫，所以装置C的作用是吸收二氧化硫，装置F的作用是吸收三氧化硫；

（2）气体的制备和收集按照发生装置→除杂装置→干燥气体→气体吸收装置→排水→测量装置来安装实验仪器，按从左至右的方向，先制备气体，通过亚硫酸氢钠吸收三氧化硫，再通过浓硫酸干燥二氧化硫气体和氧气，通过碱石灰吸收二氧化硫称量计算，为防止E中的水蒸气进入C装置，在C后面再连一个D装置，最后利用排水量气法测定氧气的体积，各仪器接口连接顺序为①⑨⑩⑥⑤③④⑥⑤⑧⑦②；

（3）三氧化硫与亚硫酸氢钠溶液反应生成硫酸钠和二氧化硫，反应方程式为SO3(g)＋2NaHSO3＝Na2SO4＋2SO2＋H2O或SO3＋H2O＝H2SO4、H2SO4＋2NaHSO3＝Na2SO4＋2SO2↑＋2H2O；

（4）实验后测得装置F总质量比实验前减少了0.96g，根据方程式SO3(g)＋2NaHSO3＝Na2SO4＋2SO2＋H2O可知，F中吸收的三氧化硫的物质的量为0.96/(64×2－80) mol＝0.02mol，同是产生二氧化硫的物质的量为0.04mol，干燥管C吸收的物质是二氧化硫，二氧化硫包括硫酸铜分解生成的二氧化硫以及三氧化硫和水、亚硫酸氢钠反应生成的二氧化硫，二氧化硫的物质的量是3.84g÷64g/mol＝0.06mol，所以原分解反应中生成的二氧化硫的物质的量为0.06mol－0.04mol＝0.02mol；测得量筒B中水的体积，得出气体在标准状况下的体积为224mL，该气体是氧气，其物质的量是0.224L÷22.4L/mol＝0.01mol，根据硫酸铜中铜元素与硫元素的关系可知，硫酸铜的物质的量为0.02mol+0.02mol＝0.04mol，根据铜元素守恒可知，生成的氧化铜的物质的量为0.04mol，所以n（CuSO4）：n（CuO）：n（SO2）：n（SO3）：n（O2）=0.04mol：0.04mol：0.02mol：0.02mol：0.01mol=4：4：2：2：1，所以其分解方程式为4CuSO44CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑。