Question

【題目】Cu2O是重要的催化劑和化工原料,工業上制備Cu2O的主要反應如下:

Ⅰ.C(g)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172.5kJ/mol

Ⅱ.CO(g)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO2(g)ΔH=-138.0KJ/mol

請回答:

（1）C與CuO反應生成Cu2O和CO的熱化學方程式為_____________，一定溫度下,該反應在密閉容器中達到平衡后,只增大容器的容積,再次達到平衡時，CO的平衡濃度_________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（2）一定溫度下，向5L恒容密閉容器中加入1molCO和2molCuO,發生反應Ⅱ.5min時達到平衡，測得容器中CuO的物質的量為0.8mol。

①0-5min內,用CO2表示的反應速率v(CO2)=___________.

②CO的平衡轉化率a=____________.

（3）向5L密閉容器中加入1molC和1molCO2,發生反應Ⅰ。 CO2、CO的平衡體積分數(φ)與溫度(T)的關系如圖所示。

①能表示CO2的平衡體積分數與溫度關系的曲線為___________(填"L1”或“L2”),理由為________。

②溫度為T1時,該反應的平衡常數K=_____________。

（4）其他條件不變時,若水的分解反應用Cu2O作催化劑,則該反應的活化能_____(填“增大”、“減小”或“不變”，下同), 反應熱(ΔH)____________。

Answer 1

【答案】 C(s)＋2CuO(s)Cu2O(s)＋CO(g) ΔH＝＋34.5 kJ·mol－1 不變 0.024 mol·L－1·min－1 60% L2 該反應為吸熱反應，溫度升高，平衡正移，CO2的平衡體積分數減小 減小 不變

【解析】（1）已知Ⅰ.C(g)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172.5kJ/mol

Ⅱ.CO(g)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO2(g)ΔH=-138.0KJ/mol

根據蓋斯定律，由得Ⅰ+Ⅱ反應C(s)＋2CuO(s)Cu2O(s)＋CO(g) ΔH=+172.5kJ/mol-138.0kJ/mol=＋34.5 kJ·mol－1，C(s)＋2CuO(s)Cu2O(s)＋CO(g)為氣體體積增大的反應，增大容器的體積，相當于減小壓強，平衡向氣體增大的正反應方向移動，CO的量增多，反應體積只有一種氣體，氣體增大的量與容器體積增大成正比，故平衡濃度不變；

（2） CO(g)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO2(g)

開始時的物質的量 1mol 2mol 0 0

改變的物質的量 0.6mol 1.2mol 0.6mol 0.6mol

平衡時的物質的量 0.4mol 0.8mol 0.6mol 0.6mol

①0-5min內,用CO2表示的反應速率v(CO2)= 0.024 mol·L－1·min－1；②CO的平衡轉化率a=；（3）①該反應為吸熱反應，溫度升高，平衡正移，CO2的平衡體積分數減小，故能表示CO2的平衡體積分數與溫度關系的曲線為L2；②溫度為T1時，CO的平衡體積分數(φ)為60%，設平衡時二氧化碳的轉化率為x，則

C(s)+CO2(g) 2CO(g)

開始時的濃度（mol/L） 0.2 0

改變的濃度（mol/L） 0.2x 0.4x

平衡時的濃度（mol/L） 0.2-0.2x 0.4x

=60%，解得x=，CO2、CO的平衡濃度分別為mol/L、mol/L，故反應的平衡常數K==；（4）作催化劑能降低反應的活化能，但不能改變反應熱(ΔH)，故活化能減小，反應熱不變。