Question

【題目】某學習小組設計實驗探究CuSO4分解產物

Ⅰ．甲同學選擇下列裝置設計實驗探究硫酸銅分解的氣態產物SO3、SO2和O2，并驗證SO2的還原性。

回答下列有關問題

（1）CuSO4水溶液呈酸性，其原因是______________________（用離子方程式表示）。

（2）上述裝置按氣流從左至右排序為A、D、___________E、F（填代號）。

（3）裝置D的作用是___________；能證明有SO3生成的實驗現象是___________。

（4）在實驗過程中C裝置中紅色溶液逐漸變為無色溶液，說明A中分解產物有___________；待C中有明顯現象后，F開始收集氣體，F裝置中集氣瓶收集到了少量氣體，該氣體是___________（填化學式）。

（5）為了驗證SO2的還原性，取E裝置中反應后的溶液于試管中，設計如下實驗：

a 滴加少量的NH4SCN溶液 b 滴加少量的K3[Fe（CN）6]溶液

c 滴加酸性KMnO4溶液 d 滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液

其中，方案合理的有___________（填代號），寫出E裝置中可能發生反應的離子方程式：_________。

Ⅱ．乙同學利用A中殘留固體驗證固體產物（假設硫酸銅已完全分解）

查閱資料知，銅有+2、+1價。Cu2O在酸性條件下不穩定，發生反應：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。

（6）為了驗證固體產物中是否有Cu2O，設計了下列4種方案，其中能達到實驗目的的是___________。

甲：取少量殘留固體于試管，滴加足量的稀硝酸，觀察溶液顏色是否變為藍色

乙：取少量殘留固體于試管，滴加足量的稀硫酸，觀察溶液顏色是否變為藍色

丙：取少量殘留固體于試管，滴加足量的稀鹽酸，觀察是否有紅色固體生成

丁：取少量殘留固體于試管，通入氫氣，加熱，觀察是否生成紅色固體

（7）經檢驗CuSO4分解生成CuO、Cu2O、SO3、SO2和O2，且CuO、Cu2O的質量之比為5：9，SO2、O2、SO3的體積之比（同溫同壓下測定）為4：3：2。寫出CuSO4分解的化學方程式：_______。

Answer 1

【答案】 B、C 防倒吸（或作安全瓶） B裝置中產生白色沉淀 SO2 O2 bd 乙

【解析】

裝置A中CuSO4受熱分解，裝置D為安全瓶，起防止倒吸的作用，裝置B中氯化鋇溶液用于檢驗分解產物中是否有三氧化硫，裝置C中品紅溶液用于檢驗分解產物中是否有二氧化硫，裝置E中氯化鐵溶液用于驗證二氧化硫的還原性，裝置F用于檢驗分解產物中是否有難溶于水的氧氣。

（1）CuSO4是強酸弱堿鹽，Cu2+在溶液中水解，使溶液呈酸性，收集到離子方程式為，故答案為：；

（2）三氧化硫與水劇烈反應生成強酸硫酸，為防止倒吸應在檢驗三氧化硫前設計一個防倒吸的裝置，二氧化硫部分與水反應生成弱酸亞硫酸，由強酸制弱酸的原理可知，三氧化硫能與氯化鋇溶液反應生成硫酸鋇白色沉淀，二氧化硫不能與氯化鋇溶液反應，為防止三氧化硫干擾實驗，應先檢驗三氧化硫，再檢驗二氧化硫，檢驗二氧化硫用品紅溶液，驗證二氧化硫的還原性用氯化鐵溶液，驗證氧氣可用排水法，則連接順序為A、D、B、C、E、F，故答案為：B、C；

（3）三氧化硫與水劇烈反應生成強酸硫酸，為防止倒吸應在檢驗三氧化硫前設計一個防倒吸的裝置，則裝置D的作用是做安全瓶，起防止倒吸的作用；三氧化硫能與氯化鋇溶液反應生成硫酸鋇白色沉淀，二氧化硫不能與氯化鋇溶液反應，故答案為：防倒吸（或作安全瓶）；B裝置中產生白色沉淀；

（4）二氧化硫具有漂白性，能使品紅溶液褪色，C裝置中品紅溶液紅色溶液逐漸變為無色溶液，說明A中分解產物有二氧化硫,則反應中S元素的化合價降低，又因為Cu元素的化合價不可能升高，故只能是O元素的化合價升高生成氧氣，且氧氣難溶于水，能用排水集氣法收集，則F裝置中集氣瓶收集到的少量氣體是氧氣，故答案為：SO2；O2；

（5）二氧化硫具有漂白性，氯化鐵具有氧化性，二氧化硫與氯化鐵溶液發生氧化還原反應生成硫酸、氯化亞鐵，反應的離子方程式為，為驗證二氧化硫的還原性，可以檢驗E中的溶液中是否有Fe2+或SO42-生成。NH4SCN溶液不能檢驗這兩種離子；亞鐵離子能與K3[Fe（CN）6]溶液生成藍色沉淀；Cl-也有還原性，故不能用酸性KMnO4溶液檢驗Fe2+；鹽酸酸化的BaCl2溶液可以檢驗SO42-，則檢驗反應生成的亞鐵離子可以選用K3[Fe（CN）6]溶液或鹽酸酸化的BaCl2故答案為：bd；；

（6）Cu2O和Cu為紅色固體，根據題意Cu2O和硫酸反應生成Cu2+和Cu，而Cu不和稀硫酸反應，Cu2O和Cu都能與硝酸反應生成硝酸銅藍色溶液，則驗證固體產物中是否有Cu2O，可用Cu2+的顏色來區別，若溶液變為藍色證明有Cu2O存在；硝酸可以溶解Cu及其氧化物得到藍色溶液，不可行；氫氣可以把氧化亞銅還原為同樣是紅色的Cu，不可行。故選乙，故答案為：乙；

（7）由元素化合價的變化可知，Cu2O和SO2是還原產物，O2是氧化產物，設O2為xmol，Cu2O為ymol，由題意可知SO2為mol，由得失電子數目守恒可得4x=2y+×2，解得x=，由CuO、Cu2O的質量之比為5：9可知物質的量比為：=1：1，因SO2、O2、SO3的體積之比（同溫同壓下測定）為4：3：2，則CuO、Cu2O、SO3、SO2和O2的物質的量之比為y：y：：x：= y：y：y：：2y=2:2:2:3:4，則反應的化學方程式為，故答案為：。