Question

【题目】某学习小组设计实验探究CuSO4分解产物

Ⅰ．甲同学选择下列装置设计实验探究硫酸铜分解的气态产物SO3、SO2和O2，并验证SO2的还原性。

回答下列有关问题

（1）CuSO4水溶液呈酸性，其原因是______________________（用离子方程式表示）。

（2）上述装置按气流从左至右排序为A、D、___________E、F（填代号）。

（3）装置D的作用是___________；能证明有SO3生成的实验现象是___________。

（4）在实验过程中C装置中红色溶液逐渐变为无色溶液，说明A中分解产物有___________；待C中有明显现象后，F开始收集气体，F装置中集气瓶收集到了少量气体，该气体是___________（填化学式）。

（5）为了验证SO2的还原性，取E装置中反应后的溶液于试管中，设计如下实验：

a 滴加少量的NH4SCN溶液 b 滴加少量的K3[Fe（CN）6]溶液

c 滴加酸性KMnO4溶液 d 滴加盐酸酸化的BaCl2溶液

其中，方案合理的有___________（填代号），写出E装置中可能发生反应的离子方程式：_________。

Ⅱ．乙同学利用A中残留固体验证固体产物（假设硫酸铜已完全分解）

查阅资料知，铜有+2、+1价。Cu2O在酸性条件下不稳定，发生反应：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。

（6）为了验证固体产物中是否有Cu2O，设计了下列4种方案，其中能达到实验目的的是___________。

甲：取少量残留固体于试管，滴加足量的稀硝酸，观察溶液颜色是否变为蓝色

乙：取少量残留固体于试管，滴加足量的稀硫酸，观察溶液颜色是否变为蓝色

丙：取少量残留固体于试管，滴加足量的稀盐酸，观察是否有红色固体生成

丁：取少量残留固体于试管，通入氢气，加热，观察是否生成红色固体

（7）经检验CuSO4分解生成CuO、Cu2O、SO3、SO2和O2，且CuO、Cu2O的质量之比为5：9，SO2、O2、SO3的体积之比（同温同压下测定）为4：3：2。写出CuSO4分解的化学方程式：_______。

Answer 1

【答案】 B、C 防倒吸（或作安全瓶） B装置中产生白色沉淀 SO2 O2 bd 乙

【解析】

装置A中CuSO4受热分解，装置D为安全瓶，起防止倒吸的作用，装置B中氯化钡溶液用于检验分解产物中是否有三氧化硫，装置C中品红溶液用于检验分解产物中是否有二氧化硫，装置E中氯化铁溶液用于验证二氧化硫的还原性，装置F用于检验分解产物中是否有难溶于水的氧气。

（1）CuSO4是强酸弱碱盐，Cu2+在溶液中水解，使溶液呈酸性，收集到离子方程式为，故答案为：；

（2）三氧化硫与水剧烈反应生成强酸硫酸，为防止倒吸应在检验三氧化硫前设计一个防倒吸的装置，二氧化硫部分与水反应生成弱酸亚硫酸，由强酸制弱酸的原理可知，三氧化硫能与氯化钡溶液反应生成硫酸钡白色沉淀，二氧化硫不能与氯化钡溶液反应，为防止三氧化硫干扰实验，应先检验三氧化硫，再检验二氧化硫，检验二氧化硫用品红溶液，验证二氧化硫的还原性用氯化铁溶液，验证氧气可用排水法，则连接顺序为A、D、B、C、E、F，故答案为：B、C；

（3）三氧化硫与水剧烈反应生成强酸硫酸，为防止倒吸应在检验三氧化硫前设计一个防倒吸的装置，则装置D的作用是做安全瓶，起防止倒吸的作用；三氧化硫能与氯化钡溶液反应生成硫酸钡白色沉淀，二氧化硫不能与氯化钡溶液反应，故答案为：防倒吸（或作安全瓶）；B装置中产生白色沉淀；

（4）二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，C装置中品红溶液红色溶液逐渐变为无色溶液，说明A中分解产物有二氧化硫,则反应中S元素的化合价降低，又因为Cu元素的化合价不可能升高，故只能是O元素的化合价升高生成氧气，且氧气难溶于水，能用排水集气法收集，则F装置中集气瓶收集到的少量气体是氧气，故答案为：SO2；O2；

（5）二氧化硫具有漂白性，氯化铁具有氧化性，二氧化硫与氯化铁溶液发生氧化还原反应生成硫酸、氯化亚铁，反应的离子方程式为，为验证二氧化硫的还原性，可以检验E中的溶液中是否有Fe2+或SO42-生成。NH4SCN溶液不能检验这两种离子；亚铁离子能与K3[Fe（CN）6]溶液生成蓝色沉淀；Cl-也有还原性，故不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+；盐酸酸化的BaCl2溶液可以检验SO42-，则检验反应生成的亚铁离子可以选用K3[Fe（CN）6]溶液或盐酸酸化的BaCl2故答案为：bd；；

（6）Cu2O和Cu为红色固体，根据题意Cu2O和硫酸反应生成Cu2+和Cu，而Cu不和稀硫酸反应，Cu2O和Cu都能与硝酸反应生成硝酸铜蓝色溶液，则验证固体产物中是否有Cu2O，可用Cu2+的颜色来区别，若溶液变为蓝色证明有Cu2O存在；硝酸可以溶解Cu及其氧化物得到蓝色溶液，不可行；氢气可以把氧化亚铜还原为同样是红色的Cu，不可行。故选乙，故答案为：乙；

（7）由元素化合价的变化可知，Cu2O和SO2是还原产物，O2是氧化产物，设O2为xmol，Cu2O为ymol，由题意可知SO2为mol，由得失电子数目守恒可得4x=2y+×2，解得x=，由CuO、Cu2O的质量之比为5：9可知物质的量比为：=1：1，因SO2、O2、SO3的体积之比（同温同压下测定）为4：3：2，则CuO、Cu2O、SO3、SO2和O2的物质的量之比为y：y：：x：= y：y：y：：2y=2:2:2:3:4，则反应的化学方程式为，故答案为：。