Question

某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用下图所示装置先进行了有关实验：（1）B是用来收集实验

某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用下图所示装置先进行了有关实验：（1）B是用来收集实验中产生的气体的装置，但未将导管画全，请在图上把导管补充完整．（2）实验中他们取6.4g 铜片和12mL 18mol?L-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余．①写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：______；②为什么有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是______；③下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是：______（填写编号）．A．铁粉 B．氯化钡溶液 C．银粉 D．碳酸氢钠溶液（3）为定量测定余酸的物质的量浓度，甲学生进行了如下设计学生设计的方案是：在反应后的溶液中加蒸馏水稀释至1000mL，取20mL与锥形瓶中，滴入2～3滴甲基橙指示剂，用标准氢氧化钠溶液进行滴定（已知氢氧化铜开始沉淀的pH约为5），通过测出消耗氢氧化钠溶液的体积来求余酸的物质的量浓度．假定反应前后烧瓶中溶液的体积不变，你认为他设计的实验方案能否求得余酸的物质的量浓度______（填“能”或“不能”），其理由是______．（4）现已确认，SO2和NOx的排放是造成酸沉降的两大罪魁祸首．汽车排放的尾气中含有未燃烧充分的CH、以及N2、CO2、NO、CO等．有人设计利用反应2NO+2CON2+2CO2 将有害的污染物转化为可参与大气循环的N2和CO2．在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表： 时间/h 0 1 2 3 4 5 c（NO）/mol?L-1 1.00×10-3 4.5×10-4 2.5×10-4 1.5×10-4 1.00×10-4 1.00×10-4 c（CO）/mol?L-1 3.6×10-3 3.05×10-3 2.85×10-3 2.75×10-3 2.70×10-3 2.70×10-3在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H______ 0（“＞”、“＜”、“=”）．前2h内的平均反应速率v（N2）=______，在该温度下，反应的平衡常数K=______．据此你认为将该反应从理论转化为现实的最重要的研究方向是______．

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Answer 1

（1）二氧化硫的密度比空气大，应用向上排空气法，故答案为：；
（2）①浓硫酸有强氧化性，可与铜反应，故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

 CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②稀硫酸与铜不反应，随着反应进行，硫酸被消耗，产物有水生成，所以浓硫酸变成稀硫酸，
故答案为：随着反应进行，硫酸被消耗，产物有水生成，所以浓硫酸变成稀硫酸，反应会停止；
③根据金属的通性，氢离子能与活泼金属如铁反应，若有氢气生成，则说明有余酸；即使没有余酸溶液中也有硫酸根，都能与氯化钡反应生成沉淀；稀硫酸与银不反应；氢离子能与碳酸盐反应，若有能使澄清的石灰水变浑浊的气体生成，则说明有余酸，故选AD；
（3）甲基橙由红色变成橙色、黄色时，铜离子溶液呈蓝色，对观察指示终点颜色有干扰，
故答案为：不能；虽然甲基橙变色范围：pH为3.1～4.4，氢氧化铜开始沉淀时的pH为5，在指示剂变色范围之外，即中和酸时，铜离子不会消耗OH^-，但是甲基橙由红色变成橙色、黄色时，铜离子溶液呈蓝色，对观察指示终点颜色有干扰；
（4）因该反应2NO+2CO

催化剂  .

2CO₂+N₂中气体减少，则△S＜0非自发，由反应能够自发进行，则△H-T△S＜0，即该反应一定是放热才有可能自发进行，放热反应的△H＜0，
由表格中的数据可知2s内NO浓度的变化量为1.00×10^-3-2.50×10^-4=7.50×10^-4，
则υ（NO）=

7.5×10?4mol/L

2s

=3.75×10^-4mol?L^-1?s^-1；
由化学反应速率之比等于化学计量数之比，则υ（N₂）=

1

2

υ（NO）≈1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1，
由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡，则
            2NO+2CO2CO₂+N₂
开始1.00×10^-33.60×10^-3         0     0
转化9×10^-49×10^-49×10^-4 4.50×10^-4
平衡1.00×10^-4 2.70×10^-3 9×10^-44.50×10^-4
则K=

(9×10?4)2?(4.5×10 ?4)

(1×10 ?4)2?(2.7×10?3) 2

=5000，
该反应能进行但反应速率较慢，需要用高效催化剂，
故答案为：＜；1.875×10^-4mol?L^-1?h^-1；5000；寻找高效的催化剂．