Question

（13分）無水硫酸銅在強熱下會發生分解反應：

CuSO₄ CuO + SO₃↑    2SO₃   2SO₂↑+ O₂↑

用下圖所示裝置（夾持儀器已略去），根據D管在反應前后的質量差計算出分解了的無水硫酸銅的質量。

實驗步驟：

①稱量反應前D管的質量。

②連接好裝置，關閉K，加熱硬質玻璃管A一段時間后，停止加熱。

③待硬質玻璃管A冷卻后，打開K，通入一段時間的已除去二氧化碳等酸性氣體的空氣。

④再稱量D管，得其反應前后的質量差為m。

回答下列問題：

(1) 2SO₃(g)  2SO₂(g)  + O₂(g) 該反應的平衡常數表達式為K＝       。

(2) B管中除溫度明顯升高外，還可看到的現象是         ，而溫度明顯升高的主要原因是         ；B管中發生反應的有關離子方程式是          。

(3)儀器E的作用是       。

(4)按上述方法實驗，假設B、C、D對氣體的吸收均完全，并忽略空氣中CO₂的影響，能否根據m計算出分解了的無水CuSO₄的質量？(任選其一回答)

①如果能，則分解的無水CuSO₄的質量為           （用m表示）。

②如果不能，則原因是            。為了能測得分解了的無水硫酸銅的質量，你的簡單實驗方案是           。

 

Answer 1

(1)  K＝c(O₂)·c²(SO₂) / c²(SO₃)   （1分）

(2) 有氣泡冒出，產生白色沉淀（2分） SO₃溶于水放熱（2分）

SO₃ + H₂O + Ba^2＋= BaSO₄↓+ 2H^＋

或SO₃ + H₂O= 2H^＋+SO₄^2－和Ba^2＋+ SO₄^2－= BaSO₄↓（2分）

（3）吸收空氣中的水蒸汽及CO₂（2分） 

 (4)  ②SO₃不能完全分解為SO₂和O₂；SO₂會部分溶解在溶液中（2分）

稱量裝有無水硫酸銅的A管質量，強熱一段時間后，冷卻后再稱量A管質量，根據A管在反應前后的質量差計算出分解了的無水硫酸銅的質量（2分）

解析:（1）平衡常數是在一定條件下的可逆反應里，當達到化學平衡時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值。

（2）三氧化硫溶于水生成硫酸，所以會生成硫酸鋇沉淀。三氧化硫溶于水是放熱反應。

（3）因為反應結束后需要稱量D裝置的質量，而空氣中還有水分和二氧化碳，所以需要防止空氣中的水分和二氧化碳進入D裝置。

（4）由于三氧化硫的分解反應是可逆反應，且生成的二氧化硫也會部分溶解在溶液中。因為硫酸銅分解的氧化銅一定在裝置A中，所以可通過稱量反應后的A裝置來計算即可。