Question

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：

（1）铜丝在实验中的作用：______．
（2）实验过程中在装置C中会看到什么现象？______；请用化学方程式解释：______．
（3）已知反应：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1，在一恒温恒容容器中投入一定量的SO₂和O₂，经过一段时间一定能证明该反应已达平衡状态的是______．
A．混合气体密度保持不变
B．c（SO₂）：c（O₂）：c（SO₃）=2：1：2
C．容器内气体分子总数不随时间变化
D．相同时间内，消耗2n mol SO₂的同时消耗n mol O₂
（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．则用SO₂浓度变化来表示反应速率为υ（SO₂）=______．
若此时保持温度不变，同时通入0.12mol SO₃和 0.15mol O₂，则平衡______（填“正向移动”、“逆向移动”、“不移动”、“无法确定”）．
但若保持温度不变，只通入1.00mol O₂，则重新达到平衡时，SO₂的平衡浓度______．（填“填大”、“不变”或“减小”），O₂的转化率______（填“升高”、“不变”或“降低”），SO₂的体积分数______（填“增大”、“不变”或“减小”）．

Answer 1

解：（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+NO 2NO+0₂=2NO₂
故答案为：生成无色气体并变为红棕色 SO₂+HNO₃=H₂SO₄+NO 2NO+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 0.05 0.12
所以用SO₂浓度变化来表示反应速率==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 0.05 0.12
0 0.15 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==
浓度商Qc===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
分析：（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；
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．