Question

物质A～G有图所示转化关系（部分反应物、生成物没有列出）．其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到B和C．单质C可与E的浓溶液发生反应，G为砖红色沉淀．
请回答下列问题：
（1）写出下列物质的化学式：B______、E______、G______；
（2）利用电解可提纯C物质，在该电解反应中阳极物质是______，阴极物质是______，电解质溶液是______；
（3）反应②的化学方程式是______．
（4）将0.23mol B和0.11mol氧气放入容积为1L的密闭容器中，发生反应①，在一定温度下，反应达到平衡，得到0.12mol D，则反应的平衡常数K=______．若温度不变，再加入0.50mol氧气后重新达到平衡，则B的平衡浓度______（填“增大”、“不变”或“减小”），氧气的转化率______（填“升高”、“不变”或“降低”），D的体积分数______（填“增大”、“不变”或“减小”）．

Answer 1

解：（1）“G为砖红色沉淀”是本题的突破口，应为Cu₂O，因此此题可以用逆向推断的方法做．不难看出，F生成G的反应是醛基的检验，所以，F为CuSO₄；从B→D→E，可推断为NO→NO₂→HNO₃或SO₂→SO₃ →H₂SO₄等．因为B→D的转化需用催化剂，可判定B为SO₂，D为SO₃，E为H₂SO₄，A应为Cu₂S，C为Cu；
故答案为：SO₂；H₂SO₄；Cu₂O；
（2）利用电解可提纯Cu，依据电极精练铜的原理分析，粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的溶液做电解质溶液，故答案为：粗铜；精铜；硫酸铜溶液；
（3）反应②为浓硫酸和铜在加热条件下的反应，反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（4）依据化学方程式：
2SO₂+O₂ 2SO₃
起始c（mol/L） 0.23 0.11 0
转化c（mol/L） 0.12 0.06 0.12
第一次 平衡 c（mol/L） 0.11 0.05 0.12
可以求得：K===23.8（l/mol）
恒温、恒容条件下，加入0.50 mol O₂后，根据勒夏特列原理，平衡右移，SO₂的物质的量减少，浓度减小，体积分数减小，O₂本身的转化率降低．设此时转化xmol/L的 O₂，
2SO₂+O₂ 2SO₃
起始 （mol/L） 0.11 0.05+0.50 0.12
转化 （mol/L） 2x x 2x
第二次平衡 （mol/L） 0.11-2x 0.55-x 0.12+2x
第一次平衡时SO₃的体积分数为：=0.429，
只要注意到可逆反应中任意物质的浓度不可能为零的特点，x的最大极限值为0.055 mol/L，所以第二次平衡时SO₃的体积分数最大为：=0.320，
显然，体积分数减小了．
故答案为：23.8L/mol；减小；降低；减小．
分析：“G为砖红色沉淀”是本题的突破口，应为Cu₂O，因此此题可以用逆向推断的方法做，转化关系中，F生成G的反应是醛基的检验，所以，F为CuSO₄；从B→D→E，可推断为NO→NO₂→HNO₃或SO₂→SO₃ →H₂SO₄等．因为B→D的转化需用催化剂，可判定B为SO₂，D为SO₃，E为H₂SO₄，A应为Cu₂S，反应②为浓硫酸和铜在加热条件下的反应，反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓） CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，从平衡移动的角度计算平衡时各物质的浓度，进而计算化学平衡常数以及判断各物质的浓度的变化．
点评：本题考查了物质转化关系和物质性质的应用，掌握化学平衡的计算应用和变化判断方法．本题考查较为综合，题目难度较大，注意根据物质的特殊颜色推断物质的可能性，用逆推的方法进行推断，把握常见元素化合物的性质．