Question

【題目】納米級Cu2O既是航母艦艇底部的防腐蝕涂料，也是優良的催化劑。

（1）已知：1克碳粉燃燒全部生成CO氣體時放出9.2kJ熱量，2Cu2O（s）+O2（g）＝ 4CuO（s） ΔH ＝–292kJmol-1，則工業上用碳粉與CuO粉末混合在一定條件下反應制取Cu2O(s)，同時生成CO氣體的熱化學方程式為________________________________________。

（2）用納米級Cu2O作催化劑可實現甲醇脫氫可制取甲醛：

CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡轉化率隨溫度變化曲線如下圖所示。

①該反應的ΔH___0 （填“>”或“<”）；600K時，Y點甲醇的υ(正) ____υ(逆)（填“>”或“<”）。

②從Y點到X點可采取的措施是___________________________________。

③在t1K時，向固定體積為2L的密閉容器中充入1molCH3OH(g)，溫度保持不變，9分鐘時達到平衡,則0～9min內用CH3OH(g)表示的反應速率v(CH3OH)＝_____________, t1K時，該反應的平衡常數K＝____________。

（3）研究表明，納米級的Cu2O也可作為太陽光分解水的催化劑。

① 其他條件不變時,若水的分解反應使用Cu2O催化劑與不使用催化劑相比，使用催化劑會使該反應的活化能___________ (填“增大”、“減小”或“不變”)，反應熱(ΔH)______(填“增大”、“減小”或“不變”)。

② 如圖所示，當關閉K時，向容器A、B中分別充入0.04molH2O(g)，起始時V(A) = V(B) = 2L。在一定條件下使水分解(反應過程中溫度保持不變，B中活塞可以自由滑動)，達到平衡時，V(B) = 2.4L。平衡時，兩容器中H2O(g)的分解率A_____________B (填“<”、“=”或“>”)。打開K，過一段時間重新達平衡時，B的體積為____________L。(連通管中氣體體積不計)。

Answer 1

【答案】 2CuO（s）+C（s）=CO（g）+Cu2O（s），ΔH =+35.6kJmol-1 > < 縮小體積增大壓強 0.05 mol·L－1·min－1 4.05 mol·L－1 減小 不變 ＜ 2.8

【解析】(1)1gC(s)燃燒全部生成CO時放出熱量9.2kJ；24gC燃燒生成一氧化碳放熱220.8KJ，熱化學方程式為：①2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-220.8kJmol-1；②2Cu2O(s)+O2(g)＝ 4CuO(s) ΔH ＝–292kJmol-1，根據蓋斯定律， (①-②)得：2CuO(s)+C(s)=CO(g)+Cu2O(s)，ΔH =×[(-220.8kJmol-1)-(–292kJmol-1)]=+35.6kJmol-1，故答案為：2CuO(s)+C(s)=CO(g)+Cu2O(s)，ΔH =+35.6kJmol-1；

(2)①根據圖像，升高溫度，甲醇的平衡轉化率增大，說明平衡正向移動，正反應為吸熱反應，ΔH＞0；600K時，甲醇的轉化率小于Y，則Y點反應逆向進行，υ(正)＜υ(逆) ，故答案為：＞；＜；

②要減小甲醇的轉化率，可以通過縮小體積增大壓強使平衡逆向移動，可以實現從Y點到X點，故答案為：縮小體積增大壓強；

③在t1K時，甲醇的平衡轉化率為90%，向固定體積為2L的密閉容器中充入1molCH3OH(g)，溫度保持不變，9分鐘時達到平衡，平衡時，甲醇的物質的量為0.1mol，則甲醛為0.9mol，氫氣為0.9mol，三者濃度分別為0.05mol/L、0.45mol/L、0.45mol/L，則0～9min內用CH3OH(g)表示的反應速率v(CH3OH)＝=0.05 mol·L－1·min－1，t1K時，該反應的平衡常數K＝=4.05 mol/L，故答案為：0.05 mol·L－1·min－1；4.05 mol·L－1；

(3)①使用催化劑會降低反應的活化能，但不能改變反應熱(ΔH) ，故答案為：減小；不變；

②A為恒溫恒容容器，B為恒溫恒壓容器，隨反應進行A容器中壓強增大，B容器中為維持恒壓，體積增大，平衡正向進行，所以A容器中水的分解率小于B中容器中水的分解率，打開K，過一段時間重新達平衡時，為恒壓容器，物質的量之比等于體積之比，平衡后體積為4.8L，B的體積為4.8L-2L=2.8L，故答案為：＜；2.8。