Question

某化學課外活動小組，從化學手冊上查得硫酸銅在500 ℃以上按下式分解：

CuSO₄CuO+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑，便決定設計一驗證性實驗探索測定反應產(chǎn)生的SO₂、SO₃和O₂的物質的量，并經(jīng)計算以此確定該條件下CuSO₄分解反應方程式中各物質的化學計量數(shù)。實驗可能用到的儀器如下圖所示：(假定每步吸收都是完全的)

實驗測得數(shù)據(jù)及有關結果如下：

①準確稱取12.0 g無水CuSO₄；②干燥管總質量在實驗結束時增加了m g；③測出量筒中水的體積后，折算成標準狀況下氣體的體積為560 mL；④實驗結束時，裝置F中的溶液變?yōu)镹aHSO₄溶液(不含其他溶質)。試回答下列問題：

(1)按裝置從左至右的方向，各儀器接口連接順序為①⑨⑩___________②(每種裝置只使用一次)。

(2)裝置F的作用是__________；裝置D的作用是__________。

(3)通過計算，m=__________g；推斷出該條件下反應的化學方程式：____________________。

(4)在步驟③中，讀出量筒中溶液體積要注意哪些事項______________(只答出兩點即可)

Answer 1

(1)⑥⑤③④⑧⑦

(2)吸收SO₃放出等物質的量的SO₂  干燥SO₂和O₂

(3)4.8  3CuSO₄3CuO+2SO₂↑+SO₃↑+O₂↑

(4)視線與量筒凹液面最低處相平；裝置B與E中液面相平；恢復至室溫才能讀數(shù)

解析：(1)F中為NaHSO₃溶液，其作用顯然是吸收混合氣中的SO₃，SO₂可被C中堿石灰吸收，利用排水量氣裝置測得O₂的體積.所以接口順序為①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②.

(3)因n(CuSO₄)==0.075 mol，知n(CuO)=0.075 mol.由V(O₂)=560 mL知：n(O₂)=560 mL/22 400 mL·mol^-1=0.025 mol，因氧化還原反應得失電子守恒，所以n(SO₂)=2n(O₂)=0.05 mol，由S原子守恒知n(SO₃)=0.075 mol-0.05 mol=0.025 mol，又因為裝置F吸收SO₃后放出等物質的量的SO₂，所以被干燥管吸收的SO₂為：0.05 mol+0.025 mol=0.075 mol，m=0.075 mol×64 g·mol^-1=4.8 g.