哈三中某课外活动小组改进铜与浓硫酸反应的实验,制备并验证二氧化硫的性质,请回答下列问题:

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  • 解题思路:(1)依据铜与浓硫酸反应的实验,制备并验证二氧化硫的性质分析判断;(2)依据吸收的强氧化性和二氧化硫的还原性进行分析判断,根据现象书写化学方程式;(3)依据化学平衡状态的判断依据是正逆反应速率相等进行分析;(4)根据化学平衡的三段式计算列式计算,结合化学反应速率的概念计算;依据影响平衡的因素的判断依据结合定量计算分析判断;

    (1)利用铜与浓硫酸反应的改进实验,实验目的是制备并验证二氧化硫的性质,所以需要生成二氧化硫气体进行性质验证,为了避免过多的污染气体生成又能满足实验要求,用抽动的铜丝控制反应的进行和停止,用于控制反应速率和生成用量;

    故答案为:控制反应的开始和停止;

    (2)生成的二氧化硫气体通过C装置时,由于吸收具有强氧化性,二氧化硫具有还原性,所以二氧化硫会被氧化为硫酸,硝酸被还原为无色的一氧化氮气体,遇到试管内空气中的氧气会反应生成红棕色二氧化氮气体,所以现象为:生成无色气体并变为红棕色;反应的化学方程式为:SO2+HNO3=H2SO4+NO2NO+02=2NO2

    故答案为:生成无色气体并变为红棕色 SO2+HNO3=H2SO4+NO2NO+02=2NO2

    (3)证明化学反应达到平衡的标志最根本的是正逆反应速率相同;

    A、混合气体的密度等于气体质量除以总体积,在反应体系中都是气体,质量不变,反应在恒容容器中进行,体积不变,所以不能用来判断平衡的标志,故A错误;

    B、c(SO2):c(O2):c(SO3)=2:1:2,浓度之比在相同时间内等于速率之比,速率之比等于系数之比,只要正向进行就满足此关系,故不能用来判断平衡的标志,故B错误;

    C、反应前后是 气体体积变化的反应,平衡移动,分子数变化,容器内气体分子总数不随时间变化,说明反应达到平衡,故C可以说明反应达到平衡;

    D、相同时间内,消耗2n mol SO2的同时消耗n mol O2只能说明反应正向进行,不能作为平衡的标志,故D错误;

    故答案为:C

    (4)将0.23mol SO2和0.11mol O2放入容积为1L的密闭容器中,在一定温度下,经过2min反应达到平衡,得到0.12mol

    SO3.依据化学平衡的三段式计算列式;

    2SO2(g)+O2(g)

    2SO3(g)

    起始量(mol)0.23 0.11 0

    变化量(mol) 0.12 0.06 0.12

    平衡量(mol) 0.11 0.050.12

    所以用SO2浓度变化来表示反应速率=

    0.12mol

    1L

    2min=0.06mol/L•min-1

    若此时保持温度不变,同时通入0.12mol SO3和 0.15mol O2,相当于各物质的量为

    2SO2(g)+O2(g)

    2SO3(g)

    0.11 0.050.12

    00.15 0.12

    0.11 0.2 0.24

    温度不变,平衡常数不变,可以用此时的浓度商与平衡常数进行判断平衡移动的方向;

    平衡常数K=

    [SO3]2

    [SO2]2 [O2]=

    (

    0,12

    1)2

    (

    0.11

    1)2×

    0.05

    1

    浓度商Qc=

    C2(SO3)

    C2(SO2)×C(O2)=

    (

    0.24

    1)2

    (

    0.11

    1)2×

    0.2

    1=K,所以平衡不移动;

    但若保持温度不变,只通入1.00mol O2,平衡正向进行,增大了二氧化硫的转化率,本身转化率降低,则重新达到平衡时,二氧化硫的体积分数减小;

    故答案为:0.06mol/L•min-1;不移动;减小;减小;减小

    点评:

    本题考点: 浓硫酸的性质实验;反应速率的定量表示方法;化学平衡状态的判断;化学平衡的计算;探究二氧化硫与水和品红溶液的反应.

    考点点评: 本题考查了铜和浓硫酸的反应及产物的性质验证和现象解释,重点考查了化学平衡的 基本计算,化学反应速率的计算,平衡影响因素的分析判断,转化率的正确判断.