Question

7．物质A～G有如图所示转化关系（部分反应物、生成物未列出）．其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到气体B和固体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：BSO₂、GCu₂O．
（2）反应②的化学方程式是Cu+2H₂SO₄（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）利用电解可提纯C物质，现以碱性锌锰电池为外电源，在该电解反应中电解质溶液是CuSO₄溶液，阳极物质是粗铜．MnO₂是碱性锌锰电池的正极材料，电池放电时，正极的电极反应式为MnO₂+H₂O+e^-=MnO（OH）+OH^-．
（4）将0.20mol B和0.10mol O₂充入一个固定容积为5L的密闭容器中，在一定温度并有催化剂存在下，进行反应①，经半分钟后达到平衡，测得容器中含D 0.18mol，则v（O₂）═0.036mol/（L•min）；若温度不变，继续通入0.20mol B和0.10mol O₂，则平衡向正反应方向移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），再次达到平衡后，0.36mol＜n（D）＜0.4mol．
（5）写出F→G转化过程中，甲醛参与反应的化学方程式：HCHO+4Cu（OH）₂→2Cu₂O↓+5H₂O+CO₂↑．

Answer 1

分析 根据题中各物转化关系，F与甲醛反应生成G为砖红色沉淀，则G为Cu₂O，用逆向推断可知，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，符合A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到气体B和固体C的条件，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） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，根据电解池和原电池原理分析和书写电极反应式，根据反应速率概念计算反应速率，根据影响平衡移动的因素判断平衡移动方向，甲醛与新制氢氧化铜发生氧化还原反应，据此答题．

解答 解：根据题中各物转化关系，F与甲醛反应生成G为砖红色沉淀，则G为Cu₂O，用逆向推断可知，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，符合A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到气体B和固体C的条件，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） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，根据电解池和原电池原理分析和书写电极反应式，根据反应速率概念计算反应速率，根据影响平衡移动的因素判断平衡移动方向，甲醛与新制氢氧化铜发生氧化还原反应，
（1）根据上面的分析可知，B为SO₂，G为Cu₂O，
故答案为：SO₂；Cu₂O；  
（2）反应②的化学方程式是 Cu+2H₂SO₄（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）用电解法提纯金属铜的方法是将粗铜作为电解池的阳极，精铜作为电解池的阴极，一般用CuSO₄溶液作电解质溶液；MnO₂是碱性锌锰电池的正极材料，电池放电时，正极是二氧化锰得到电子，则电极反应式为：MnO₂+H₂O+e^-=MnO（OH）+OH^-，
故答案为：CuSO₄溶液；粗铜；MnO₂+H₂O+e^-=MnO（OH）+OH^-；
（4）在一个固定容积为2L的密闭容器中充入0.20mol的SO₂和0.10mol的O₂，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO₃为0.18mol，v（SO₃）=$\frac{\frac{0.18mol}{5L}}{0.5min}$=0.072mol/（L•min），速率之比等于化学计量数之比，故v（O₂ ）=$\frac{1}{2}$v（SO₃）=$\frac{1}{2}$×0.072mol/（L•min）=0.036mol/（L•min）；
若继续通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，压强增强，平衡向正反应移动，反应转化率增大，再次达到新平衡后，SO₃的物质的量大于0.18mol×2=0.36mol，若0.4molSO₂与0.2molO₂完全反应，可以生成0.4molSO₃，反应物不能完全转化，故达SO₃小于0.4mol，即SO₃的物质的量介于0.36mol和0.40mol之间；
故答案为：0.036；向正反应方向；0.36；0.4；
（5）F为CuSO₄，G为Cu₂O，F→G转化过程中，甲醛参与反应的化学方程式为：HCHO+4Cu（OH）₂→2Cu₂O↓+5H₂O+CO₂↑，故答案为：HCHO+4Cu（OH）₂→2Cu₂O↓+5H₂O+CO₂↑．

点评 本题考查了物质转化关系和物质性质的应用、化学反应速率的计算和平衡移动的判断、电化学原理的应用等，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．