Question

17．已知硫酸銅在加熱條件下發生分解反應，生成氧化銅、二氧化硫、三氧化硫和氧氣．請用右圖所示裝置，測定硫酸銅在加熱分解時產生的各物質與參加反應的硫酸銅的物質的量的關系．實驗測得數據和有關結果如下：

①準確稱得無水硫酸銅2.4g；
②測出量筒中水的體積，折算成標準狀態下氣體的體積為112mL；
③干燥管在實驗后質量增加1.28g；
④實驗結束時裝置B中的NaHSO₃溶液變為Na₂SO₄溶液（不含其他溶質）．
請回答下列問題：
（1）裝置B的作用是吸收生成的SO₃氣體；發生的化學方程式SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+H₂O+2SO₂↑．
（2）裝置C的作用是干燥SO₂和O₂；干燥管收集到的物質是SO₂．
（3）裝置E和F的作用是由D來的氣體將E中的水壓到量筒F中，測定生成O₂的體積．
（4）實驗數據測出后，首先應計算出的物質是O₂，有0.005mol；并據此計算出SO₂為0.01mol，SO₃為0.005mol．

Answer 1

分析 （1）根據混合氣體中有三氧化硫，NaHSO₃能與三氧化硫反應生成Na₂SO₄、H₂O和SO₂；
（2）根據濃硫酸可作干燥劑；根據SO₂能與堿石灰反應，而氧氣與與堿石灰不反應；
（3）根據氧氣不溶于水，可用排水法測定氣體的體積；
（4）根據量筒內液體的體積即為O₂的體積，根據n=$\frac{v}{vm}$來分析；根據干燥管增重的質量為SO₂的質量（包括原來的和通NaHSO₃后生成的），再根據電子得失守恒n（O₂）×4=n（SO₂）×2求出分解產生的SO₂的物質的量，最后根據方程式SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+H₂O+2SO₂↑求出SO₃的物質的量．

解答 解：（1）混合氣體中有三氧化硫，NaHSO₃能與三氧化硫反應生成Na₂SO₄、H₂O和SO₂：SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+H₂O+2SO₂↑，可NaHSO₃來除去三氧化硫，
故答案為：吸收生成的SO₃氣體；SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+H₂O+2SO₂↑；
（2）濃硫酸可作干燥劑，可吸收SO₂和O₂中的水蒸氣；SO₂能與堿石灰反應，而氧氣與與堿石灰不反應，所以干燥管收集到的物質是SO₂，
故答案為：干燥SO₂和O₂；SO₂；
（3）因氧氣不溶于水，可用排水法測定氣體的體積，將由D來的氣體將E中的水壓到量筒F中，測定生成O₂的體積，
故答案為：由D來的氣體將E中的水壓到量筒F中，測定生成O₂的體積；
（4）量筒內液體的體積即為O₂的體積，其物質的量為$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，根據電子得失守恒n（O₂）×4=n（SO₂）×2，即0.005mol×4=n（SO₂）×2，則n（SO₂）=0.01mol，干燥管增重的質量為SO₂的質量（包括原來的和通NaHSO₃后生成的）為1.28g，物質的量為0.02mol，所以與NaHSO₃反應生成的SO₂為0.01mol，由方程式SO₃+2NaHSO₃=Na₂SO₄+H₂O+2SO₂↑可知SO₃的物質的量為0.005mol，
故答案為：O₂；0.005；0.01；0.005．

點評 本題主要考查了實驗的原理與計算，在計算時要抓住電子得失守恒，尤其要注意干燥管增重的質量為SO₂的質量包括原來的和通NaHSO₃后生成的，題目難度中等．