21. CuSO₄是化学实验中常见试剂。
(1)验证质量守恒定律。
步骤 1：在锥形瓶中加入适量的 CuSO₄溶液，塞好橡胶塞。将几根铁钉用砂纸打磨干净，将盛有 CuSO₄溶液的锥形瓶和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称质量为 m₁。
步骤 2：将铁钉浸入 CuSO₄溶液中，塞好橡胶塞。观察实验现象，待反应有明显现象后，将盛有 CuSO₄溶液和铁钉的锥形瓶一起放在托盘天平上称量，记录所称质量为 m₂。
①用砂纸将铁钉打磨干净的作用是。
②步骤 2 中可观察到明显的实验现象是，该变化可说明 Fe 和 Cu 的金属活动性由强到弱的顺序是。
③若 m₁ = m₂，可证明参加反应的 Fe 和 CuSO₄的质量总和等于。
(2)探究 CuSO₄溶液对 H₂O₂分解具有催化作用。
①若要证明 CuSO₄溶液对 H₂O₂分解具有催化作用，除需证明 CuSO₄在反应前后化学性质和质量不发生改变外，还需证明的是。
②为探究 CuSO₄在反应前后质量是否发生改变，某同学设计如下实验：
向 H₂O₂溶液中滴入 10g a％的 CuSO₄溶液，待反应完全后，向试管中加入足量的 BaCl₂溶液，产生沉淀，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀物为 bg。
上述实验步骤中若缺少“洗涤、干燥”，则通过沉淀物 bg 计算出溶液中 CuSO₄的质量(填“大于”“小于”或“等于”)0.1ag。
(3)将 16.0g CuSO₄置于坩埚中加热，固体质量与成分随温度变化的曲线如图所示。
①650℃时，CuSO₄开始发生分解反应，生成 CuO 和另一种氧化物 X，X 的化学式为。
②1000℃时，CuO 开始发生分解反应，生成 Cu₂O 和 O₂。计算图中 m 的值。(写出计算过程)

21. (1)①除去铁钉表面的铁锈 ②铁钉表面有红色物质析出，溶液由蓝色变为浅绿色 铁＞铜 ③生成的铜和硫酸亚铁的质量总和 (2)①硫酸铜溶液能改变过氧化氢的分解速率 ②大于 (3)①$SO_{3}$ ②7.2
点拨：(1)①铁钉表面有铁锈，用砂纸将铁钉打磨干净的作用是除去铁钉表面的铁锈。②将铁钉浸入 $CuSO_{4}$溶液中，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，可以观察到铁钉表面有红色物质析出，溶液由蓝色变为浅绿色，该实验说明铁的金属活动性比铜强。③若 $m_{1} = m_{2}$，可证明参加反应的 Fe 和 $CuSO_{4}$的质量总和等于生成的铜和硫酸亚铁的质量总和。(2)①若要证明 $CuSO_{4}$溶液对 $H_{2}O_{2}$分解具有催化作用，除需证明 $CuSO_{4}$在反应前后化学性质和质量不发生改变外，还需要证明硫酸铜对反应速率的改变，即硫酸铜溶液能改变过氧化氢的分解速率。②实验步骤中若缺少“洗涤、干燥”，使得过滤得到的沉淀表面有氯化铜、氯化钡、水，沉淀质量偏大，则通过沉淀物 bg 计算出溶液中 $CuSO_{4}$的质量大于 0.1ag。(3)①$650^{\circ}C$时，$CuSO_{4}$开始发生分解反应，生成 CuO 和另一种氧化物 X，根据质量守恒定律，化学反应前后元素质量不变，则氧化物中硫元素质量为 $16.0g×\frac{32}{160}×100\% = 3.2g$，氧化物中氧元素的质量为 $16.0g - 8.0g - 3.2g = 4.8g$，则氧化物中硫原子和氧原子的个数比为 $\frac{3.2g}{32}:\frac{4.8g}{16} = 1:3$，则 X 的化学式为 $SO_{3}$。②$1000^{\circ}C$时，CuO 开始发生分解反应，生成 mg $Cu_{2}O$和 $O_{2}$，则有
$4CuO\xlongequal{1000^{\circ}C}2Cu_{2}O + O_{2}\uparrow$
320 $\quad$ 288
8.0g $\quad$ mg
$\frac{320}{288} = \frac{8.0g}{mg}$
$m = 7.2$