Question

查资料得知有些硫酸盐在500℃以上开始按下式分解：
硫酸盐

△

金属氧化物+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑，有人猜测硫酸亚铁可能也是如此分解，并设计一验证性实验．（注：忽略气体吸收过程中的热效应）实验用到的仪器如图所示：

使用精密实验仪器，加热一段时间后，测得数据及有关结果如下：
Ⅰ、准确称取6.08g无水FeSO₄；
Ⅱ、装置F总质量在实验结束时增加了0.16g，且其溶液中只有一种溶质；
Ⅲ、测出量筒中水的体积后，折算成排水的气体，在标准状况下的体积为112mL．
试回答下列问题：
（1）使用所有仪器，按装置从左至右的方向，各仪器接口连接顺序为①⑨⑩

 

③

 

②（填序号）．
（2）装置F的作用是

 

．
（3）装置D的作用是

 

．
（4）通过计算，推断出该条件下反应的化学方程式：

 

．
（5）本题测量气体体积时的注意事项是：①

 

②

 

③待气体冷却到室温时再读数．
（6）若将上面连接中的F装置去掉，则本实验是否还能进行？

 

．
（若能，请填写可能还需要测量什么数据；若不能，请说明理由）

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）猜测发生反应，硫酸盐

△

金属氧化物+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑，固体受热分解连接顺序为试管中加热，根据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→测量装置来组装实验仪器；
（2）加热硫酸铜生成三氧化硫和氧气、二氧化硫、和氧化铜，硫酸能和亚硫酸氢钠反应生成二氧化硫；
（3）浓硫酸具有吸水性，能干燥酸性或中性气体；
（4）1molSO₃与1molSO₂的质量差为16g，装置F总质量在实验结束时增加了0.16g，说明反应生成的SO₃物质的量是0.01摩尔；在标准状况下的氧气体积为112 mL，即得到氧气0.005ml；6.08 g无水FeSO₄的物质的量是

6.08g

152g/mol

=0.04mol，利用铁元素守恒得生成Fe₂O₃的物质的量是0.02mol；通过质量守恒即可计算生成SO₂的物质的量是0.03mol；
（5）测定气体体积时，应装置内气体的温度应恢复到室温，调节量筒使其液面与E装置中的液面持平，视线与液体的凹液面相平；
（6）F装置去掉，实验还能进行，需要测定装置D的增重，得到三氧化硫质量．

解答： 解：（1）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，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：①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②；
故答案为：⑥⑤、④⑧⑦；
（2）加热硫酸铜生成氧化铜、三氧化硫、二氧化硫和氧气，三氧化硫易溶于水生成硫酸，硫酸能和亚硫酸氢钠反应生成二氧化硫，所以亚硫酸氢钠的作用是吸收SO₃，放出等物质的量的SO₂，
故答案为：吸收SO₃放出等物质的量的SO₂；
（3）气体通过F装置后还剩二氧化硫和氧气、水蒸气，水蒸气能影响实验的测定，所以必须通过干燥剂吸收水分，所以浓硫酸的作用是：吸收水分，干燥SO₂和O₂，
故答案为：干燥SO₂和O₂；
（4）Ⅰ、准确称取6.08g无水FeSO₄；
Ⅱ、装置F总质量在实验结束时增加了0.16g，且其溶液中只有一种溶质，吸收的为；
Ⅲ、测出量筒中水的体积后，折算成排水的气体，在标准状况下的体积为112mL
1molSO₃与1molSO₂的质量差为16g，装置F总质量在实验结束时增加了0.16g，说明反应生成的SO₃物质的量是0.01摩尔；在标准状况下的氧气体积为112 mL，即得到氧气0.005ml；6.08 g无水FeSO₄的物质的量是

6.08g

152g/mol

=0.04mol，利用铁元素守恒得生成Fe₂O₃的物质的量是0.02mol；通过质量守恒即可计算生成SO₂的物质的量是0.03mol，反应方程式为：8FeSO₄=4Fe₂O₃+6SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑；
故答案为：8FeSO₄=4Fe₂O₃+6SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑；
（5）测定气体体积时，应装置内气体的温度应恢复到室温，调节量筒使其液面与E装置中的液面持平，由于量筒中液面是凹液面，所以读量筒中液体体积时，视线与液体的凹液面相平，否则会造成误差，
故答案为：视线要与凹液面最低处保持水平，读数时BE两仪器内液面要相平；
（6）若将上面连接中的F装置去掉，由于D 中的浓硫酸也能吸收SO3，仍然能完成实验，还需测量D装置反应前后的质量变化值需要测定装置D的增重，得到三氧化硫质量；
故答案为：能，还需测量D装置反应前后的质量变化值．

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．难点是确定硫酸铜的分解方程式的书写，注意碱石灰吸收的二氧化硫有部分是硫酸亚铁分解生成的、部分是三氧化硫和水、亚硫酸氢钠反应生成的二氧化硫，否则会导致计算错误．