Question

Ⅰ、向Cu、Cu2O和CuO組成的混合物中，加入1 L 0.6 mol·L -1HNO3溶液恰好使混合物溶解，同時收集到2240 mL NO氣體（標準狀況）。（已知：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O）

（1）Cu2O跟稀硝酸反應的離子方程式 。

（2）若將上述混合物用足量的H2加熱還原，所得到固體的質量為 g。

（3）若混合物中含0.1 mol Cu，將該混合物與稀硫酸充分反應，至少消耗H2SO4的物質的量為 。

Ⅱ、一定溫度下，向一容積為5 L的恒容密閉容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2，發(fā)生反應：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。當反應達到平衡時，容器內壓強變?yōu)槠鹗紩r的0.7倍。

請回答下列問題：

（4）判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的標志是 (填字母)。

A．SO2、O2、SO3三者的濃度之比為2∶1∶2 B．容器內氣體的壓強不變

C．容器內混合氣體的密度保持不變 D．SO3的物質的量不再變化

E．SO2的生成速率和SO3的生成速率相等

（5） SO2的轉化率 。

 

Answer 1

（1）3Cu2O+ 14H+ + 2NO3-=6Cu2+ +2 NO↑+ 7H2O （2分）（2）16 （2分）

（3）0.1mol（2分）（4）B、D、E；（5）90% （2分）。

【解析】

試題分析：（1）硝酸有強氧化性，Cu2O有還原性，二者會發(fā)生氧化還原反應，Cu2O跟稀硝酸反應的離子方程式是3Cu2O+ 14H+ + 2NO3-=6Cu2+ +2 NO↑+ 7H2O；（2）根據N元素守恒可知n(N)=2n(Cu)+n(NO).所以n(Cu)= [n(N)－n(NO)]÷2=[1 L× 0.6 mol/L－0.1mol]÷2=0.25mol，因此若將上述混合物用足量的H2加熱還原，所得到固體Cu的物質的量是0.25mol，其質量為0.25mol×64g/mol=16g；（3）若混合物中含0.1 mol Cu，由于混合物中含有Cu元素的物質的量為0.25mol,假設含有CuO的物質的量為x,則含有Cu2O的物質的量為(0.25-0.1-x)/2mol,將該混合物與稀硫酸充分反應，至少消耗H2SO4的物質的量為根據電子轉移守恒，混合物中n(Cu2O)=（0.1×3-0.1×2）mol÷2=0.05mol；再結合（2）中Cu元素物質的量計算混合物中n(CuO)=（0.25-0.1-0.05×2）mol=0.05mol，根據Cu不與稀H2SO4反應，Cu2O、CuO與稀H2SO4反應，Cu2O、CuO與硫酸發(fā)生反應時物質的量的比為1：1可知 0.05molCu2O、0.05molCuO共消耗硫酸的物質的量為n(H2SO4)=0.05mol+0.05mol=0.1mol。（4） A．物質反應時是按照2∶1∶2關系進行的，但是反應達到平衡時的物質的量濃度關系可能是該比例，也可能不是，因此不能作為判斷平衡的標志，錯誤；B．由于該反應是反應前后氣體體積不等的反應，所以若反應未達到平衡，則容器內的壓強就會發(fā)生變化，所以容器內氣體的壓強不變可以作為反應達到平衡的標志，正確；C．化學反應遵循質量守恒定律，所以在任何時刻反應容器內混合氣體的密度都保持不變，故不能作為判斷平衡的標志，錯誤；D．若SO3的物質的量不再變化，則物質的濃度就不變，反應達到平衡，正確；E．由于每產生1個SO2就會同時消耗1個SO3，若SO2的生成速率和SO3的生成速率相等，則SO2和SO3的濃度保持不變，反應達到平衡，因此可以作為判斷化學反應平衡的標志，正確。（5） 在恒容的密閉容器內氣體壓強是原來的0.7倍，則氣體的物質的量的開始時的0.7倍。假設反應消耗O2的物質的量為x，則消耗SO2的物質的量為2x；達到平衡時各種氣體的物質的量為SO2: (0.4 －2x)mol ；O2：（0.2 －x)mol；SO3: 2xmol；根據題意可得{(0.4 －2x)＋（0.2 －x)＋ 2x ）÷(0.4＋0.2)=0.7，解得x=0.18mol,所以發(fā)生反應的SO3的物質的量為0.36mol，故SO2的轉化率(0.36mol÷0.4mol)×100%=90%。

考點：考查氧化還原反應的離子方程式的書寫、守恒法在化學計算中的應用、可逆反應平衡狀態(tài)的判斷、物質轉化率的計算的知識。