Question

硫酸銅受熱分解生成氧化銅和氣體，加熱溫度不同，氣體成分也不同。氣體成分可能含SO₂、SO₃和O₂中的一種、兩種或三種。某化學課外活動小組通過設計探究性實驗，測定反應產生的SO₂、SO₃和O₂的物質的量，并計算確定各物質的化學計量數，從而確定CuSO₄分解的化學方程式。實驗用到的儀器如下圖所示：

[提出猜想]
Ⅰ.所得氣體的成分可能只含SO₃一種；
Ⅱ.所得氣體的成分可能含有________兩種；
Ⅲ.所得氣體的成分可能含有________三種。
[實驗探究]
實驗操作過程略。已知實驗結束時，硫酸銅完全分解。
（1）請你組裝探究實驗的裝置，按從左至右的方向，各儀器接口的連接順序為①→⑨→⑩→⑥→⑤→________→________→________→________→②（填接口序號）。
（2）若實驗結束時B中量筒沒有收集到水，則證明猜想________正確。
（3）有兩個實驗小組進行該實驗，由于加熱時的溫度不同，實驗結束后測得相關數據也不同，數據如下：

實驗 小組	稱取CuSO4 的質量/g	裝置C增加 的質量/g	量筒中水的體積折算成標準狀況下氣體的體積/mL
一	6.4	2.56	448
二	6.4	2.56	224

 
請通過計算，推斷出第一小組和第二小組的實驗條件下CuSO₄分解的化學方程式。
第一小組：________________________________________________________；
第二小組：________________________________________________________。

Answer 1

Ⅱ.SO₂、O₂　Ⅲ.SO₂、SO₃、O₂
（1）③　④　⑧　⑦　（2）Ⅰ
（3）2CuSO₄2CuO＋2SO₂↑＋O₂↑   4CuSO₄4CuO＋2SO₃↑＋2SO₂↑＋O₂↑

本題考查硫酸銅分解產物的實驗探究。氧化還原反應中化合價有升必有降，如果產物中只有兩種氣體，必為SO₂、O₂的混合物；如果有三種氣體，則必為SO₂、SO₃、O₂的混合物。（1）SO₃溶于水生成硫酸，硫酸會與F中NaHSO₃溶液反應生成SO₂，通過濃硫酸干燥后，再通過堿石灰的增重情況可測定二氧化硫的質量，通過E、B裝置所測氣體的體積就是氧氣的體積。（2）若B中量筒中沒有收集到水，則說明實驗中沒有生成O₂即猜想Ⅰ正確。（3）根據氧化還原反應中得失電子守恒，硫酸銅分解產生的SO₂與O₂的物質的量之比必為2∶1。實驗中，如果產生的SO₂與O₂的物質的量之比不是2∶1，則說明分解產物中還含有SO₃。第一小組：n（CuSO₄）＝0.04 mol，n（O₂）＝0.02 mol，n（SO₂）＝2.56 g÷64 g·mol^－1＝0.04 mol，SO₂與O₂的物質的量之比為2∶1，所以該小組硫酸銅分解的產物是CuO、SO₂、O₂。第二小組：n（CuSO₄）＝0.04 mol，n（O₂）＝0.01 mol，n（SO₂）＝0.04 mol，說明硫酸銅分解時還生成了0.02 mol SO₃，據此即可寫出反應的化學方程式。