Question

【題目】銅的化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要地位。請按要求回答下列問題。

Ⅰ.納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注，下表為制取Cu2O的三種方法：

方法a	用葡萄糖還原新制的Cu(OH)2(NaOH過量)制備Cu2O
方法b	用肼(N2H4)加熱還原新制的Cu(OH)2制備Cu2O，同時放出N2
方法c	用炭粉在1000℃以上還原CuO制備Cu2O，同時放出CO

(1)寫出方法a的化學(xué)方程式：__。

(2)已知：①2Cu(s)+O2(g)=Cu2O(s) △H=-169kJ·mol﹣1

②C(s)+O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ·mol﹣1

③CuO(s)=Cu(s)+O2(g) △H=+157kJ·mol﹣1

寫出方法c反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：__。

(3)在相同的密閉容器中，用上表方法制得的三種Cu2O分別進(jìn)行催化分解水的實驗：2H2O(g)2H2(g)+O2(g) △H＞0。水蒸氣的濃度隨時間t變化如下表所示：

序號		0	10	20	30	40	50
i	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
ii	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
iii	T2	0.100	0.0960	0.0930	0.0900	0.0900	0.0900

對比上述實驗數(shù)據(jù)，可獲得的結(jié)論：

①催化劑的催化效率：實驗i___實驗ii(填“>”“<”“=”，下同)。

②T1__T2。

Ⅱ.在2L的恒溫密閉容器中通入5molO2并加入足量Cu2S發(fā)生反應(yīng)：Cu2S(s)+O2(g)=2Cu(s)+SO2(g) △H1=-271.4kJ/mol，

反應(yīng)過程中某氣體的體積分?jǐn)?shù)隨時間變化如圖所示。

(4)反應(yīng)前2min平均反應(yīng)速率v(SO2)=__；該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__。

若保持溫度不變向平衡體系中再通入1molO2，達(dá)到新平衡后氧氣的體積分?jǐn)?shù)__(填“大于”“小于”或“等于”)原平衡時氧氣的體積分?jǐn)?shù)。

Answer 1

【答案】CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O C(s)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO(g) △H=+34.5kJ·mol-1 ＜ ＜ 0.5mol/(L·min) 1.5 等于

【解析】

根據(jù)蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式并進(jìn)行反應(yīng)熱的計算；根據(jù)表格數(shù)據(jù)判斷達(dá)到平衡的時間從而判斷催化效率；根據(jù)圖像分析得出該圖像表示SO2的體積分?jǐn)?shù)隨時間的變化，結(jié)合三段式計算反應(yīng)速率和平衡常數(shù)，根據(jù)等效平衡的概念分析解答。

(1)方法a用葡萄糖還原新制的Cu(OH)2(NaOH過量)制備Cu2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O，故答案為：CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O；

(2)方法c用炭粉在1000℃以上還原CuO制備Cu2O，同時放出CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為C(s)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO(g)，可通過反應(yīng)①+②-2③得到，則根據(jù)蓋斯定律可得ΔH=(-169kJ·mol﹣1)+(-110.5kJ·mol﹣1)-2(+157kJ·mol﹣1)=+34.5kJ·mol﹣1，故答案為：C(s)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO(g) △H=+34.5kJ·mol-1；

(3)①根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析可知，實驗ⅱ更快達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)速率更快，故催化效率實驗i<實驗ii，故答案為：<；

②比較實驗ii、ⅲ，實驗ⅲ中初始水蒸氣濃度是實驗ii的一倍，但反應(yīng)結(jié)束時水蒸氣的濃度小于實驗2的一倍，故平衡向正反應(yīng)反應(yīng)移動，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，則T1<T2，故答案為：<；

(4)根據(jù)圖示可知曲線為SO2的體積分?jǐn)?shù)，反應(yīng)過程中氣體體積不變，則2min時，生成SO2的物質(zhì)的量為n=5mol×40%=2mol，則2min平均反應(yīng)速率，反應(yīng)在9min后達(dá)到平衡，此時SO2的體積分?jǐn)?shù)為60%，則n(SO2)=5×60%=3mol，n(O2)=5×40%=2mol，則平衡常數(shù)，該反應(yīng)前后體積不變，則通入氧氣時，平衡不移動，轉(zhuǎn)化率不變，則氧氣的體積分?jǐn)?shù)等于原平衡時氧氣的體積分?jǐn)?shù)，故答案為：0.5 mol/(L·min)；1.5；等于。