Question

Ⅰ、向Cu、Cu₂O和CuO组成的混合物中，加入1 L 0.6 mol·L ^-1HNO₃溶液恰好使混合物溶解，同时收集到2240 mL NO气体（标准状况）。（已知：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O）

（1）Cu₂O跟稀硝酸反应的离子方程式     。

（2）若将上述混合物用足量的H₂加热还原，所得到固体的质量为     g。

（3）若混合物中含0.1 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，至少消耗H₂SO₄的物质的量为     。

Ⅱ、一定温度下，向一容积为5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO₂和0.2 mol O₂，发生反应：2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)。当反应达到平衡时，容器内压强变为起始时的0.7倍。

请回答下列问题：

（4）判断该反应达到化学平衡状态的标志是     (填字母)。

A．SO₂、O₂、SO₃三者的浓度之比为2∶1∶2     B．容器内气体的压强不变

C．容器内混合气体的密度保持不变              D．SO₃的物质的量不再变化

E．SO₂的生成速率和SO₃的生成速率相等

（5） SO₂的转化率     。

Answer

（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】

试题分析：（1）硝酸有强氧化性，Cu2O有还原性，二者会发生氧化还原反应，Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式是3Cu2O+ 14H+ + 2NO3-=6Cu2+ +2 NO↑+ 7H2O；（2）根据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，因此若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体Cu的物质的量是0.25mol，其质量为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元素的物质的量为0.25mol,假设含有CuO的物质的量为x,则含有Cu2O的物质的量为(0.25-0.1-x)/2mol,将该混合物与稀硫酸充分反应，至少消耗H2SO4的物质的量为根据电子转移守恒，混合物中n(Cu2O)=（0.1×3-0.1×2）mol÷2=0.05mol；再结合（2）中Cu元素物质的量计算混合物中n(CuO)=（0.25-0.1-0.05×2）mol=0.05mol，根据Cu不与稀H2SO4反应，Cu2O、CuO与稀H2SO4反应，Cu2O、CuO与硫酸发生反应时物质的量的比为1：1可知 0.05molCu2O、0.05molCuO共消耗硫酸的物质的量为n(H2SO4)=0.05mol+0.05mol=0.1mol。（4） A．物质反应时是按照2∶1∶2关系进行的，但是反应达到平衡时的物质的量浓度关系可能是该比例，也可能不是，因此不能作为判断平衡的标志，错误；B．由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，所以若反应未达到平衡，则容器内的压强就会发生变化，所以容器内气体的压强不变可以作为反应达到平衡的标志，正确；C．化学反应遵循质量守恒定律，所以在任何时刻反应容器内混合气体的密度都保持不变，故不能作为判断平衡的标志，错误；D．若SO3的物质的量不再变化，则物质的浓度就不变，反应达到平衡，正确；E．由于每产生1个SO2就会同时消耗1个SO3，若SO2的生成速率和SO3的生成速率相等，则SO2和SO3的浓度保持不变，反应达到平衡，因此可以作为判断化学反应平衡的标志，正确。（5） 在恒容的密闭容器内气体压强是原来的0.7倍，则气体的物质的量的开始时的0.7倍。假设反应消耗O2的物质的量为x，则消耗SO2的物质的量为2x；达到平衡时各种气体的物质的量为SO2: (0.4 －2x)mol ；O2：（0.2 －x)mol；SO3: 2xmol；根据题意可得{(0.4 －2x)＋（0.2 －x)＋ 2x ）÷(0.4＋0.2)=0.7，解得x=0.18mol,所以发生反应的SO3的物质的量为0.36mol，故SO2的转化率(0.36mol÷0.4mol)×100%=90%。

考点：考查氧化还原反应的离子方程式的书写、守恒法在化学计算中的应用、可逆反应平衡状态的判断、物质转化率的计算的知识。