Question

硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体，加热温度不同，气体成分也不同。气体成分可能含SO₂、SO₃和O₂中的一种、两种或三种。某化学课外活动小组通过设计探究性实验，测定反应产生的SO₂、SO₃和O₂的物质的量，并计算确定各物质的化学计量数，从而确定CuSO₄分解的化学方程式。实验用到的仪器如下图所示：

[提出猜想]
Ⅰ.所得气体的成分可能只含SO₃一种；
Ⅱ.所得气体的成分可能含有________两种；
Ⅲ.所得气体的成分可能含有________三种。
[实验探究]
实验操作过程略。已知实验结束时，硫酸铜完全分解。
（1）请你组装探究实验的装置，按从左至右的方向，各仪器接口的连接顺序为①→⑨→⑩→⑥→⑤→________→________→________→________→②（填接口序号）。
（2）若实验结束时B中量筒没有收集到水，则证明猜想________正确。
（3）有两个实验小组进行该实验，由于加热时的温度不同，实验结束后测得相关数据也不同，数据如下：

实验 小组	称取CuSO4 的质量/g	装置C增加 的质量/g	量筒中水的体积折算成标准状况下气体的体积/mL
一	6.4	2.56	448
二	6.4	2.56	224

 
请通过计算，推断出第一小组和第二小组的实验条件下CuSO₄分解的化学方程式。
第一小组：________________________________________________________；
第二小组：________________________________________________________。

Answer 1

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

本题考查硫酸铜分解产物的实验探究。氧化还原反应中化合价有升必有降，如果产物中只有两种气体，必为SO₂、O₂的混合物；如果有三种气体，则必为SO₂、SO₃、O₂的混合物。（1）SO₃溶于水生成硫酸，硫酸会与F中NaHSO₃溶液反应生成SO₂，通过浓硫酸干燥后，再通过碱石灰的增重情况可测定二氧化硫的质量，通过E、B装置所测气体的体积就是氧气的体积。（2）若B中量筒中没有收集到水，则说明实验中没有生成O₂即猜想Ⅰ正确。（3）根据氧化还原反应中得失电子守恒，硫酸铜分解产生的SO₂与O₂的物质的量之比必为2∶1。实验中，如果产生的SO₂与O₂的物质的量之比不是2∶1，则说明分解产物中还含有SO₃。第一小组：n（CuSO₄）＝0.04 mol，n（O₂）＝0.02 mol，n（SO₂）＝2.56 g÷64 g·mol^－1＝0.04 mol，SO₂与O₂的物质的量之比为2∶1，所以该小组硫酸铜分解的产物是CuO、SO₂、O₂。第二小组：n（CuSO₄）＝0.04 mol，n（O₂）＝0.01 mol，n（SO₂）＝0.04 mol，说明硫酸铜分解时还生成了0.02 mol SO₃，据此即可写出反应的化学方程式。