Question

4．無(wú)水CuSO₄在500℃以上按下式分解：CuSO₄→CuO+SO₃↑+SO₂↑+O₂↑，某同學(xué)為測(cè)定一定量的CuSO₄受熱分解所產(chǎn)生的SO₃、SO₂、O₂的物質(zhì)的量，從而通過(guò)計(jì)算來(lái)確定該條件下CuSO₄分解方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)．實(shí)驗(yàn)的主要儀器如下：

實(shí)驗(yàn)所測(cè)得數(shù)據(jù)及有關(guān)事項(xiàng)如下：
a．準(zhǔn)確稱(chēng)取6.40g無(wú)水CuSO₄；            
b．裝置C在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)增重2.88g；
c．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)量量筒中水的體積后，折算成排出水的氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為224mL．
（1）按裝置從左至右的方向，各儀器接口的連接順序?yàn)棰佗邰堍蔻茛冢ㄓ脠A圈內(nèi)數(shù)字表示，不重復(fù)使用）．
（2）實(shí)驗(yàn)前，還須向盛滿(mǎn)水的D裝置中通入O₂（所需的O₂另用其他方法制�。┦怪�達(dá)到飽和，這樣操作的目的是降低O₂在水中的溶解度，減少實(shí)驗(yàn)誤差．
（3）假設(shè)CuSO₄完全分解且所有氣體全被吸收或排出，通過(guò)題中所給的數(shù)據(jù)計(jì)算，CuSO₄完全分解所得SO₃的物質(zhì)的量是0.02mol，該條件下無(wú)水CuSO₄分解的化學(xué)方程式是4CuSO₄$\frac{\underline{\;500℃以上\;}}{\;}$4CuO+2SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑．
（4）若將A中分解所得的混合氣直接導(dǎo)入一定量的NaOH溶液中，當(dāng)酸性氣體恰好完全被吸收，而仍有氧氣逸出時(shí)，則溶液中離子濃度之間的關(guān)系可能為bcd（填序號(hào)）．
a、c（SO₄^2-）=c（SO₃^2-）                
b、c（OH^-）=c（H⁺）
c、c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）
d、c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氣體的制備和收集按照發(fā)生裝置→氣體吸收裝置→排水→測(cè)量裝置來(lái)組裝實(shí)驗(yàn)儀器；
（2）水中能夠溶解部分氧氣，會(huì)影響測(cè)定結(jié)果，故實(shí)驗(yàn)前向盛滿(mǎn)水的D裝置中通入O₂，使之達(dá)到飽和；
（3）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算出樣品硫酸銅的物質(zhì)的量，根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計(jì)算出分解生成氧氣的物質(zhì)的量；利用S原子守恒及二氧化硫、三氧化硫的總質(zhì)量列式計(jì)算出二氧化硫和三氧化硫的物質(zhì)的量，從而可得出硫酸銅與二氧化硫、三氧化硫、氧氣的物質(zhì)的量之比，最后據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)方程式；
（4）二氧化硫和三氧化硫的物質(zhì)的量相等，二者與氫氧化鈉溶液恰好反應(yīng)，反應(yīng)后溶質(zhì)可能為亞硫酸鈉和硫酸鈉的混合物，有可能為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合物，結(jié)合鹽的水解原理、電荷守恒判斷溶液中可能出現(xiàn)的離子濃度大�。�

解答 解：（1）氣體的制備和收集按照發(fā)生裝置→氣體吸收裝置→排水→測(cè)量裝置來(lái)安裝實(shí)驗(yàn)儀器，按從左至右的方向，先分解制備氣體，通過(guò)堿石灰吸收二氧化硫、三氧化硫，然后利用排水量氣法測(cè)定氧氣的體積，則各儀器接口連接順序?yàn)椋孩佗邰堍蔻茛冢?br />故答案為：①③④⑥⑤②；
（2）水中能夠溶解少量氧氣，會(huì)引進(jìn)誤差，所以實(shí)驗(yàn)前向盛滿(mǎn)水的D裝置中通入O₂，使之達(dá)到飽和，可以降低O₂在水中的溶解度，減少實(shí)驗(yàn)誤差，
故答案為：降低O₂在水中的溶解度，減少實(shí)驗(yàn)誤差；
（3）準(zhǔn)確稱(chēng)取6.40g無(wú)水CuSO₄，硫酸銅的物質(zhì)的量為：$\frac{6.40g}{160g/mol}$=0.04mol，裝置C在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)增重的2.88g為二氧化硫和二氧化碳的物質(zhì)的量，設(shè)分解產(chǎn)物中含有二氧化硫xmol，含有ymol三氧化硫，則：x+y=0.04mol、64x+80y=2.88，聯(lián)立解得：x=y=0.02mol，即：分解的混合氣體中含有二氧化硫和二氧化碳的物質(zhì)的量都是0.02mol；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)量量筒中水的體積后，折算成排出水的氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為224mL，說(shuō)明分解生成氧氣的物質(zhì)的量為：$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，則反應(yīng)中硫酸銅、三氧化硫、二氧化硫和氧氣的物質(zhì)的量之比為：0.04mol：0.02mol：0.02mol：0.01mol=4：2：2：1，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4CuSO₄$\frac{\underline{\;500℃以上\;}}{\;}$4CuO+2SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑，
故答案為：0.02；4CuSO₄$\frac{\underline{\;500℃以上\;}}{\;}$4CuO+2SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；
（4）產(chǎn)生的二氧化硫與三氧化硫的物質(zhì)的量相等，當(dāng)酸性氣體恰好完全被吸收，而仍有氧氣逸出時(shí)，說(shuō)明二氧化硫沒(méi)有完全被氧化，反應(yīng)后溶質(zhì)為硫酸鈉、亞硫酸鈉或硫酸鈉、亞硫酸氫鈉，
a．于溶液中二氧化硫沒(méi)有完全反應(yīng)，則一定滿(mǎn)足c（SO₄^2-）＜c（SO₃^2-），故a錯(cuò)誤；        
b．溶液中溶質(zhì)為亞硫酸鈉、硫酸鈉和亞硫酸氫鈉時(shí)，溶液中可能為中性，則：c（OH^-）=c（H⁺），故b正確；
c．反應(yīng)后溶質(zhì)為亞硫酸鈉、硫酸鈉的混合液時(shí)，亞硫酸根離子部分水解，溶液顯示堿性，則滿(mǎn)足：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺），故c正確；
d．溶質(zhì)為亞硫酸氫鈉和硫酸鈉時(shí)，亞硫酸氫根離子的水解程度大于其電離程度，則溶液呈酸性，此時(shí)滿(mǎn)足：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），故d正確；
故答案為：b、c、d．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)組成、測(cè)量物質(zhì)含量的方法，題目難度中等，涉及裝置連接、化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、離子濃度大小比較、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榻獯痍P(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，�?）為易錯(cuò)點(diǎn)，需要明確反應(yīng)后溶質(zhì)組成．