Question

無水硫酸銅在強熱下會發生分解反應：
CuSO₄

強熱  .

CuO+SO₃↑     2SO₃

△

 2SO₂↑+O₂↑
用如圖所示裝置（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）步驟③中通一段時間已除去二氧化碳等酸性氣體的空氣的目的是

 

．
（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

分析：（1）依據化學平衡常數概念分析書寫，用生成物濃度的冪次方乘積除以反應物的冪次方乘積；
（2）硫酸銅受熱分解生成產物中含有三氧化硫、二氧化硫和氧氣，所以B中會看到白色沉淀生成和氣泡冒出；溫度升高是三氧化硫溶于水生成硫酸放出的熱量，硫酸和氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀；
（3）利用二氧化碳把三氧化硫、二氧化硫氣體全部趕出到后續裝置完全吸收分析；
（4）①無水硫酸銅在強熱下會發生分解反應：CuSO₄

強熱  .

CuO+SO₃↑ 2SO₃

△

2SO₂↑+O₂↑，若全部吸收完全，則D裝置增重為二氧化硫的質量，依據化學方程式計算分解的硫酸銅質量；
②如果不能，則原因是SO₃不能完全分解為SO₂和O₂；SO₂會部分溶解在溶液中，為了能測得分解了的無水硫酸銅的質量，可以稱量硫酸銅在加熱前后的質量變化可以得到分解的硫酸銅質量．

解答：解：（1）2SO₃（g）

△

2SO₂（g）+O₂（g）該反應的平衡常數表達式為K=

c2(SO2)×c(O2)

c2(SO3)

，故答案為：

c2(SO2)×c(O2)

c2(SO3)

；
（2）硫酸銅受熱分解生成產物中含有三氧化硫、二氧化硫和氧氣，所以B中會看到白色沉淀生成和氣泡冒出；溫度升高是三氧化硫溶于水生成硫酸放出的熱量，硫酸和氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，反應的離子方程式為SO₃+H₂O+Ba²⁺=BaSO₄↓+2H⁺或SO₃+H₂O=2H⁺+SO₄^2-和Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，
故答案為：有氣泡冒出，產生白色沉淀；SO₃溶于水放熱；SO₃+H₂O+Ba²⁺=BaSO₄↓+2H⁺或SO₃+H₂O=2H⁺+SO₄^2-和Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；
（3）利用二氧化碳把三氧化硫、二氧化硫氣體全部趕出到后續裝置完全吸收分析，目的是使殘留在裝置中的SO₂、SO₃被充分吸收，
故答案為：使殘留在裝置中的SO₂、SO₃被充分吸收；
（4）①假設B、C、D對氣體的吸收均完全，并忽略空氣中CO₂的影響，如果能，則分解的無水CuSO₄的質量可以依據化學方程式計算，無水硫酸銅在強熱下會發生分解反應：CuSO₄

強熱  .

CuO+SO₃↑ 2SO₃

△

2SO₂↑+O₂↑，2CuSO₄～2SO₂，則分解的硫酸銅質量=

mg

64g/mol

×160g/mol=2.5mg，
故答案為：2.5mg；
②如果不能，則原因是SO₃不能完全分解為SO₂和O₂；SO₂會部分溶解在溶液中，為了能測得分解了的無水硫酸銅的質量，可以稱量硫酸銅在加熱前后的質量變化可以得到分解的硫酸銅質量，
故答案為：SO₃不能完全分解為SO₂和O₂；SO₂會部分溶解在溶液中；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．

點評：本題考查了物質反應產物的實驗分析設計，實驗測定的步驟分析判斷，生成物的性質分析應用，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．