Question

【题目】铜的化合物在工农业生产中具有重要地位。请按要求回答下列问题。

Ⅰ.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu2O的三种方法：

方法a	用葡萄糖还原新制的Cu(OH)2(NaOH过量)制备Cu2O
方法b	用肼(N2H4)加热还原新制的Cu(OH)2制备Cu2O，同时放出N2
方法c	用炭粉在1000℃以上还原CuO制备Cu2O，同时放出CO

(1)写出方法a的化学方程式：__。

(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

写出方法c反应的热化学方程式：__。

(3)在相同的密闭容器中，用上表方法制得的三种Cu2O分别进行催化分解水的实验：2H2O(g)2H2(g)+O2(g) △H＞0。水蒸气的浓度随时间t变化如下表所示：

序号		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

对比上述实验数据，可获得的结论：

①催化剂的催化效率：实验i___实验ii(填“>”“<”“=”，下同)。

②T1__T2。

Ⅱ.在2L的恒温密闭容器中通入5molO2并加入足量Cu2S发生反应：Cu2S(s)+O2(g)=2Cu(s)+SO2(g) △H1=-271.4kJ/mol，

反应过程中某气体的体积分数随时间变化如图所示。

(4)反应前2min平均反应速率v(SO2)=__；该温度下反应的平衡常数K=__。

若保持温度不变向平衡体系中再通入1molO2，达到新平衡后氧气的体积分数__(填“大于”“小于”或“等于”)原平衡时氧气的体积分数。

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】

根据盖斯定律书写热化学方程式并进行反应热的计算；根据表格数据判断达到平衡的时间从而判断催化效率；根据图像分析得出该图像表示SO2的体积分数随时间的变化，结合三段式计算反应速率和平衡常数，根据等效平衡的概念分析解答。

(1)方法a用葡萄糖还原新制的Cu(OH)2(NaOH过量)制备Cu2O，反应的化学方程式为CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O，故答案为：CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O；

(2)方法c用炭粉在1000℃以上还原CuO制备Cu2O，同时放出CO，反应的化学方程式为C(s)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO(g)，可通过反应①+②-2③得到，则根据盖斯定律可得ΔH=(-169kJ·mol﹣1)+(-110.5kJ·mol﹣1)-2(+157kJ·mol﹣1)=+34.5kJ·mol﹣1，故答案为：C(s)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO(g) △H=+34.5kJ·mol-1；

(3)①根据表格数据分析可知，实验ⅱ更快达到平衡状态，反应速率更快，故催化效率实验i<实验ii，故答案为：<；

②比较实验ii、ⅲ，实验ⅲ中初始水蒸气浓度是实验ii的一倍，但反应结束时水蒸气的浓度小于实验2的一倍，故平衡向正反应反应移动，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向吸热方向移动，则T1<T2，故答案为：<；

(4)根据图示可知曲线为SO2的体积分数，反应过程中气体体积不变，则2min时，生成SO2的物质的量为n=5mol×40%=2mol，则2min平均反应速率，反应在9min后达到平衡，此时SO2的体积分数为60%，则n(SO2)=5×60%=3mol，n(O2)=5×40%=2mol，则平衡常数，该反应前后体积不变，则通入氧气时，平衡不移动，转化率不变，则氧气的体积分数等于原平衡时氧气的体积分数，故答案为：0.5 mol/(L·min)；1.5；等于。