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

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

(3)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）。

(4)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，且分解產物中不含0價的銅。Cu2O在酸性條件下不穩定，發生反應：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。

(5)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

(6)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 2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+ 丙 6CuSO42CuO+2Cu2O+2SO3↑+4SO2↑+3O2↑

【解析】

根據題意：A裝置加熱分解硫酸銅，分解的氣態產物SO3、SO2和O2，SO2和O2和氯化鋇溶液不反應，SO3與氯化鋇反應生成白色沉淀，可檢驗SO3，SO2由品紅溶液檢驗，氯化鐵溶液驗證SO2的還原性，為防止發生倒吸，A之后連接D裝置，連接B的氯化鋇溶液檢驗SO3，產生白色沉淀，用C中品紅溶液檢驗SO2，品紅溶液褪色，由E的氯化鐵溶液驗證SO2的還原性，發生反應：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+，F用排水法收集氧氣，取E裝置中反應后的溶液于試管中，通過檢驗生成Fe2+、SO42-驗證SO2的還原性，用A中殘留固體驗證固體產物可能為CuO、Cu2O，根據反應Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O，如果含有Cu2O，酸溶后有紅色的銅生成，CuSO4分解生成CuO、Cu2O、SO3、SO2和O2，反應為：6CuSO42CuO+2Cu2O+2SO3↑+4SO2↑+O2↑，據此分析作答。

(1)根據分析，裝置為分解裝置，防倒吸裝置，檢驗SO3，檢驗SO2，驗證SO2的還原性，收集氧氣的裝置，故連接順序為：A、D、B、C、E、F，缺少B、C裝置；

(2)裝置D的作用是防倒吸；SO3與氯化鋇反應生成白色沉淀，B裝置中產生白色沉淀證明有SO3生成；

(3)二氧化硫具有漂白性，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SO2；氧氣不溶于水，F中收集的氣體為O2；

(4)E裝置中為氯化鐵溶液，與二氧化硫發生氧化還原反應：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+，檢驗生成的Fe2+、SO42-驗證SO2的還原性，Fe2+用K3[Fe(CN)6]溶液觀察是否有藍色沉淀的生成檢驗，SO42-用鹽酸酸化的BaCl2溶液是否生成白色沉淀檢驗，故合理選項是bd；

(5)已知：Cu2O在酸性條件下不穩定，發生反應：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O，A中硫酸銅完全分解，則得到CuO或Cu2O，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可以驗證固體產物中是否有Cu2O；故合理選項是丙；

(6)CuSO4分解生成CuO、Cu2O、SO3、SO2和O2，且CuO、Cu2O的質量之比為5：9，設CuO、Cu2O的物質的量分解為a、b，有80a：144b=5：9，解得a：b=1：1，SO2、O2、SO3的體積之比(同溫同壓下測定)為4：3：2，則SO2、O2、SO3的物質的量為4：3：2，故CuSO4分解的化學方程式為：6CuSO42CuO+2Cu2O+2SO3↑+4SO2↑+O2↑。