Question

【题目】纳米级Cu2O既是航母舰艇底部的防腐蚀涂料，也是优良的催化剂。

（1）已知：1克碳粉燃烧全部生成CO气体时放出9.2kJ热量，2Cu2O（s）+O2（g）＝ 4CuO（s） ΔH ＝–292kJmol-1，则工业上用碳粉与CuO粉末混合在一定条件下反应制取Cu2O(s)，同时生成CO气体的热化学方程式为________________________________________。

（2）用纳米级Cu2O作催化剂可实现甲醇脱氢可制取甲醛：

CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。

①该反应的ΔH___0 （填“>”或“<”）；600K时，Y点甲醇的υ(正) ____υ(逆)（填“>”或“<”）。

②从Y点到X点可采取的措施是___________________________________。

③在t1K时，向固定体积为2L的密闭容器中充入1molCH3OH(g)，温度保持不变，9分钟时达到平衡,则0～9min内用CH3OH(g)表示的反应速率v(CH3OH)＝_____________, t1K时，该反应的平衡常数K＝____________。

（3）研究表明，纳米级的Cu2O也可作为太阳光分解水的催化剂。

① 其他条件不变时,若水的分解反应使用Cu2O催化剂与不使用催化剂相比，使用催化剂会使该反应的活化能___________ (填“增大”、“减小”或“不变”)，反应热(ΔH)______(填“增大”、“减小”或“不变”)。

② 如图所示，当关闭K时，向容器A、B中分别充入0.04molH2O(g)，起始时V(A) = V(B) = 2L。在一定条件下使水分解(反应过程中温度保持不变，B中活塞可以自由滑动)，达到平衡时，V(B) = 2.4L。平衡时，两容器中H2O(g)的分解率A_____________B (填“<”、“=”或“>”)。打开K，过一段时间重新达平衡时，B的体积为____________L。(连通管中气体体积不计)。

Answer 1

【答案】 2CuO（s）+C（s）=CO（g）+Cu2O（s），ΔH =+35.6kJmol-1 > < 缩小体积增大压强 0.05 mol·L－1·min－1 4.05 mol·L－1 减小 不变 ＜ 2.8

【解析】(1)1gC(s)燃烧全部生成CO时放出热量9.2kJ；24gC燃烧生成一氧化碳放热220.8KJ，热化学方程式为：①2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-220.8kJmol-1；②2Cu2O(s)+O2(g)＝ 4CuO(s) ΔH ＝–292kJmol-1，根据盖斯定律， (①-②)得：2CuO(s)+C(s)=CO(g)+Cu2O(s)，ΔH =×[(-220.8kJmol-1)-(–292kJmol-1)]=+35.6kJmol-1，故答案为：2CuO(s)+C(s)=CO(g)+Cu2O(s)，ΔH =+35.6kJmol-1；

(2)①根据图像，升高温度，甲醇的平衡转化率增大，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH＞0；600K时，甲醇的转化率小于Y，则Y点反应逆向进行，υ(正)＜υ(逆) ，故答案为：＞；＜；

②要减小甲醇的转化率，可以通过缩小体积增大压强使平衡逆向移动，可以实现从Y点到X点，故答案为：缩小体积增大压强；

③在t1K时，甲醇的平衡转化率为90%，向固定体积为2L的密闭容器中充入1molCH3OH(g)，温度保持不变，9分钟时达到平衡，平衡时，甲醇的物质的量为0.1mol，则甲醛为0.9mol，氢气为0.9mol，三者浓度分别为0.05mol/L、0.45mol/L、0.45mol/L，则0～9min内用CH3OH(g)表示的反应速率v(CH3OH)＝=0.05 mol·L－1·min－1，t1K时，该反应的平衡常数K＝=4.05 mol/L，故答案为：0.05 mol·L－1·min－1；4.05 mol·L－1；

(3)①使用催化剂会降低反应的活化能，但不能改变反应热(ΔH) ，故答案为：减小；不变；

②A为恒温恒容容器，B为恒温恒压容器，随反应进行A容器中压强增大，B容器中为维持恒压，体积增大，平衡正向进行，所以A容器中水的分解率小于B中容器中水的分解率，打开K，过一段时间重新达平衡时，为恒压容器，物质的量之比等于体积之比，平衡后体积为4.8L，B的体积为4.8L-2L=2.8L，故答案为：＜；2.8。