Question

无水硫酸铜在强热下会发生分解反应：

CuSO₄ CuO + SO₃↑     2SO₃   2SO₂↑+ O₂↑

用下图所示装置（夹持仪器已略去），根据D管在反应前后的质量差计算出分解了的无水硫酸铜的质量。

实验步骤：

①称量反应前D管的质量。

②连接好装置，关闭K，加热硬质玻璃管A一段时间后，停止加热。

③待硬质玻璃管A冷却后，打开K，通入一段时间的已除去二氧化碳等酸性气体的空气。

④再称量D管，得其反应前后的质量差为m。

回答下列问题：

（1）反应2SO₃(g) 2SO₂(g)  + O₂(g) 的平衡常数表达式为K=           。

（2）B管中除温度明显升高外，还可看到的现象是         ，而温度明显升高的主要原因是         ；B管中发生反应的有关离子方程式是          。

（3）仪器E的作用是       。

（4）按上述方法实验，假设B、C、D对气体的吸收均完全，并忽略空气中CO₂的影响，能否根据m计算出分解了的无水CuSO₄的质量？(任选其一回答)

①如果能，则分解的无水CuSO₄的质量为           （用m表示）。

②如果不能，则原因是            。为了能测得分解了的无水硫酸铜的质量，你的简单实验方案是            。

Answer

（13分）（1）K=c(O2)·c2(SO2) / c2(SO3)   （1分）

(2) 有气泡冒出，产生白色沉淀（2分）  SO3溶于水放热（2分）

SO3 + H2O + Ba2＋= BaSO4↓+ 2H＋

或SO3 + H2O = 2H＋+ SO42－和Ba2＋+ SO42－= BaSO4↓（2分）

（3）吸收空气中的水蒸气及CO2（2分） 

（4）②SO3不能完全分解为SO2和O2；SO2会部分溶解在溶液中（2分）

称量装有无水硫酸铜的A管质量，强热一段时间后，冷却后再称量A管质量，根据A管在反应前后的质量差计算出分解了的无水硫酸铜的质量（2分）

【解析】

试题分析：（1）平衡常数等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积，但固体和纯液体不能写入表达式；（2）无水硫酸铜受热分解放出SO3、SO2、O2的混合气体，装置B中发生反应SO3+H2O=H2SO4，H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl，前者放热，后者产生白色沉淀SO2、O2不能反应，则装置B中有气泡逸出，总反应式为SO3 + H2O + Ba2＋= BaSO4↓+ 2H＋；（3）碱石灰是NaOH和CaO组成的混合物，能吸收二氧化碳和水，防止它们进入装置D，排除空气中的水蒸气和二氧化碳的干扰；（4）不能根据装置D在反应前后的质量差m计算无水硫酸铜分解了的质量，原因是：①SO3不能完全分解为SO2和O2；②SO2会部分溶解在溶液中；正确做法是称量装有无水硫酸铜的A管质量，强热一段时间后，冷却后再称量A管质量，根据A管在反应前后的质量差计算出分解了的无水硫酸铜的质量。

考点：考查化学实验方案的设计与评价，涉及平衡常数表达式的书写、实验现象的描述及解释原因、离子方程式的书写、仪器的用途、实验方案的评价与设计等考点。