Question

【题目】Cu2O是重要的催化剂和化工原料,工业上制备Cu2O的主要反应如下:

Ⅰ.C(g)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172.5kJ/mol

Ⅱ.CO(g)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO2(g)ΔH=-138.0KJ/mol

请回答:

（1）C与CuO反应生成Cu2O和CO的热化学方程式为_____________，一定温度下,该反应在密闭容器中达到平衡后,只增大容器的容积,再次达到平衡时，CO的平衡浓度_________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

（2）一定温度下，向5L恒容密闭容器中加入1molCO和2molCuO,发生反应Ⅱ.5min时达到平衡，测得容器中CuO的物质的量为0.8mol。

①0-5min内,用CO2表示的反应速率v(CO2)=___________.

②CO的平衡转化率a=____________.

（3）向5L密闭容器中加入1molC和1molCO2,发生反应Ⅰ。 CO2、CO的平衡体积分数(φ)与温度(T)的关系如图所示。

①能表示CO2的平衡体积分数与温度关系的曲线为___________(填"L1”或“L2”),理由为________。

②温度为T1时,该反应的平衡常数K=_____________。

（4）其他条件不变时,若水的分解反应用Cu2O作催化剂,则该反应的活化能_____(填“增大”、“减小”或“不变”，下同), 反应热(ΔH)____________。

Answer 1

【答案】 C(s)＋2CuO(s)Cu2O(s)＋CO(g) ΔH＝＋34.5 kJ·mol－1 不变 0.024 mol·L－1·min－1 60% L2 该反应为吸热反应，温度升高，平衡正移，CO2的平衡体积分数减小 减小 不变

【解析】（1）已知Ⅰ.C(g)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172.5kJ/mol

Ⅱ.CO(g)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO2(g)ΔH=-138.0KJ/mol

根据盖斯定律，由得Ⅰ+Ⅱ反应C(s)＋2CuO(s)Cu2O(s)＋CO(g) ΔH=+172.5kJ/mol-138.0kJ/mol=＋34.5 kJ·mol－1，C(s)＋2CuO(s)Cu2O(s)＋CO(g)为气体体积增大的反应，增大容器的体积，相当于减小压强，平衡向气体增大的正反应方向移动，CO的量增多，反应体积只有一种气体，气体增大的量与容器体积增大成正比，故平衡浓度不变；

（2） CO(g)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO2(g)

开始时的物质的量 1mol 2mol 0 0

改变的物质的量 0.6mol 1.2mol 0.6mol 0.6mol

平衡时的物质的量 0.4mol 0.8mol 0.6mol 0.6mol

①0-5min内,用CO2表示的反应速率v(CO2)= 0.024 mol·L－1·min－1；②CO的平衡转化率a=；（3）①该反应为吸热反应，温度升高，平衡正移，CO2的平衡体积分数减小，故能表示CO2的平衡体积分数与温度关系的曲线为L2；②温度为T1时，CO的平衡体积分数(φ)为60%，设平衡时二氧化碳的转化率为x，则

C(s)+CO2(g) 2CO(g)

开始时的浓度（mol/L） 0.2 0

改变的浓度（mol/L） 0.2x 0.4x

平衡时的浓度（mol/L） 0.2-0.2x 0.4x

=60%，解得x=，CO2、CO的平衡浓度分别为mol/L、mol/L，故反应的平衡常数K==；（4）作催化剂能降低反应的活化能，但不能改变反应热(ΔH)，故活化能减小，反应热不变。