Question

5．Cu₂O广泛用作颜料和化工生产的催化剂．
（1）用铜作阳极，钛片作阴极，电解一定浓度的NaCl和NaOH的混合溶液可得到Cu₂O，有关转化如图1所示．

将得到的Cu₂O溶于稀硫酸，发现有红色固体生成，该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为1：1．图中③④两步反应的总反应离子方程式为2CuCl₂+2OH^-=Cu₂O↓+4Cl^-+H₂O．
（2）Cu₂O与ZnO绀成的催化剂可用于工业上含成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=akJ•mol，按$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$=2的投料比将H₂与CO充入V L恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示．
①图中压强p₁、p₂、p₃由大到小的顺序是P₁＞P₂＞P₃．
②a＜0（填“＞”或“＜”）
③起始时，c（H₂）=0.20mol•L^-1，c（CO）=0.10mol•L^-1，在p₃及T₁℃下反应CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）达到平衡，该温度下反应的平衡常数为46.3．

Answer 1

分析 （1）据Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，此方程式分析元素的化合价，并据升失氧化还原剂，降低还原氧化剂，进行分析；据图1循环流程分析方程式；
（2）①由图可知，温度一定时，CO的转化率α（P₁）＜α（P₂）＜α（P₃），据此结合方程式判断压强对平衡移动的影响进行解答；
②升高温度向吸热方向进行；
③k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$进行计算．

解答 解：（1）Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，Cu₂O中Cu元素化合价从+1价，升高到+2价和降低到0价，故Cu₂O既是还原剂有是氧化剂，故氧化剂与还原剂的质量之比为1：1，
据图1循环流程分析得反应物是CuCl₂和OH^-，生成物是Cu₂O、Cl^-和H₂O，故方程式为2CuCl₂+2OH^-=Cu₂O↓+4Cl^-+H₂O，
故答案为：1：1；2CuCl₂+2OH^-=Cu₂O↓+4Cl^-+H₂O；
（2）①由图可知，温度一定时，CO的转化率α（P₃）＜α（P₂）＜α（P₁），该正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应进行，CO的转化率升高，故压强P₁＞P₂＞P₃，
②升高温度向吸热方向进行；从图象来看温度升高CO的转化率降低，故向逆反应方向进行，故逆反应吸热，则正反应放热，故a＜0，故答案为：＜；
故答案为：P₁＞P₂＞P₃；＜；
③n变（CO）=0.1mol/L×40%=0.04mol/L，
                  CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
开始（c）    0.10        0.20              0
变化            0.04        0.08            0.04
结束           0.06          0.12           0.04
k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.04}{0.06×0.1{2}^{2}}$=46.3，
故答案为46.3．

点评 本题考查的知识点较多，平衡常数、反应速率的计算、外界条件对化学平衡移动的影响等，综合性较强．