Question

【题目】利用铜—氯热化学循环可制取氢气，主要流程如下：

回答下列问题：

(1)图中属于氧化还原反应的是__________(填序号)。

(2)已知25℃时，Ksp(CuOH)=2.0×10-15，Ksp(CuC1)=1.0×10-6，则反应CuC1(s)+H2O(1)CuOH(s)+Cl-(aq)+H+(aq)的平衡常数K=___________(填数值)。

(3)已知：

Cl2(g)+H2O(g)==2HCl(g)+1／2O2(g) △H1

2CuCl(s)+2HCl(g)==2CuCl2(s)+H2(g) △H2

Cl2(g)+2CuCl(l)==2CuCl2(s) △H3

CuC1(l)==CuC1(s) △H4

则反应H2O(g)==H2(g)+1／2O2(g) △H=_______(用△H1、△H2、△H3、△H4表示)。

(4)反应Ⅱ若在水溶液中进行可用惰性电极电解实现，其装置如下图所示。阳极的电极反应式为____________________；电解过程中阳极周围溶液的pH__________(填“升高”或“降低”)。

(5)反应I是可逆反应，工业上也常用该反应生成的HC1制取氯气，反应为4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，在不同起始投料比m下，HC1平衡转化率随温度的变化关系如下图所示：

①该反应的正反应为___________热反应(填“放”或“吸”)。

②图中m2________m1(填“>”或“<”)。

③p kPa下，A点对应温度下反应的平衡常数Kp=________kPa-1(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，列出计算式即可)。

Answer 1

【答案】 I、II、III 5×10-6 △H1+△H2-△H3+2△H4 CuCl-e-=Cu2++Cl- 升高 放 >

【解析】（1）Ⅳ是物理变化，其余三个反应中均涉及元素化合价的变化，故反应I、II、III均是氧化还原反应；（2）K=c(H+)c(Cl-)===5×10-6；（3）由I+II-III+2Ⅳ可得反应H2O(g)==H2(g)+1／2O2(g)，根据盖斯定律可得：△H=△H 1+△H2-△H3+2△H4；（4）阳极上CuCl被氧化为CuCl2，反应的电极反应式为：CuCl-e-=Cu2++Cl-；阴极上H+得到电子生成H2，由于H+透过质子交换膜，故阳极周围溶液的PH升高；（5）①根据图中信息可知，温度升高，HC1平衡转化率降低，则平衡向逆反应方向移动，逆反应方向为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应；②当氧气一定时，HC1投入比越大，HC1平衡转化率越低，故图中m2>m1；③ 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)

起始时的物质的量/mol 4a a 0 0

转化的物质的量/mol 3.6a 0.9a 1.8a 1.8a

平衡时的物质的量/mol 0.4a 0.1a 1.8a 1.8a

总物质的量为0.4a+0.1a+1.8a+1.8a=4.1a，HCl、O2、Cl2及H2O（g）的物质的量分数分别为、、、。K===kPa-1。