Question

【题目】氯化亚铜(CuCl)是有机合成工业中应用较广泛的催化剂，见光易分解，在潮湿空气中易被氧化，难溶于水。

(1)实验室保存新制CuCl晶体的方法是_________________。

(2)已知：Cu(s)+Cl2(g)=CuCl2(s) △H1=-218.8kJ/mol

2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) △H2=-310.6kJ/mol

2CuCl2(s)=2CuCl(s)+Cl2(g) △H3=+152.3kJ/mol

则反应4CuCl(s)+O2(g)=2CuCl2(s)+2CuO(s)的△H=____kJ/mol。

(3)利用CuCl难溶于水的性质，可以除去废水中的Cl-。向含Cl-的废水中同时加入Cu和CuSO4，溶液中平衡时相关离子浓度关系如图所示。[已知：pc(离子)=－lgc(离子)]

①除去废水中Cl-的离子方程式为_________________。

②Ksp(CuCl)=___________。

③已知：Cu+Cu2+2Cu+ K=7.6×10-7。通过计算说明上述除Cl-的反应能完全进行的原因______________________________。

(4)T℃时，用H2还原CuCl制备活性铜：H2(g)+2CuCl(s)2Cu(s)+2HCl(g)，达到平衡时，H2的转化率()为80%。反应速率v=v正－v逆=，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，x为气体的物质的量分数。当=60％时，=________(保留1位小数)。

(5)CuCl溶于浓氨水的反应原理为CuCl+2NH3·H2O[Cu(NH3)2]-+2H2O+Cl-，该反应控制温度为70～80℃，其原因是_______________________。

Answer 1

【答案】干燥密封、避光保存 -177.6 Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl 2×10-7 Kˊ===1.9×107，反应完全进行 3.2 温度过低，反应速率较慢；温度过高，NH3H2O分解

【解析】

(1)根据CuCl见光易分解，在潮湿空气中易被氧化，难溶于水确定保存方法；

(2)根据盖斯定律，将方程式叠加，就可得到待求热化学方程式的反应热；

(3)①Cu、Cu2+发生氧化还原反应产生Cu+，Cu+与Cl-结合形成CuCl沉淀；

②Ksp(CuCl)=c(Cu+)c(Cl-)，由pc(Cl-)=3.7及对应的p(Cu)计算；

③利用氧化还原反应的价态规律，即可写出Cu与Cu2+的反应，利用平衡常数及Ksp(CuCl)的大小与反应完全时的K的大小分析判断；

(4)先根据平衡时氢气的转化率为80%计算出，根据温度不变，，然后将再带入计算H2转化率为60%时的速率公式计算；

(5)从化学反应速率和NH3·H2O的稳定性分析判断。

(1)由于CuCl难溶于水，在潮湿空气中易被氧化，见光易分解，所以在实验室保存新制CuCl晶体的方法是干燥密封、避光保存；

(2)由于物质含有的能量与反应途径无关，只与物质的始态和终态有关，所以①Cu(s)+Cl2(g)=CuCl2(s) △H1=-218.8kJ/mol

②2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) △H2=-310.6kJ/mol

③CuCl2(s)=2CuCl(s)+Cl2(g) △H3=+152.3kJ/mol

则②-①×2--③×2，整理可得：4CuCl(s)+O2(g)=2CuCl2(s)+2CuO(s)的△H=-177.6kJ/mol。

(3) ①在溶液中Cu、Cu2+、Cl-发生氧化还原反应，形成CuCl沉淀，反应的离子方程式为：Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl；

②在pc(Cl-)=3.7点，c(Cl-)=2×10-4mol/L，pc(Cu+)=3，c(Cu+)=10-3 mol/L，由于Ksp(CuCl)=c(Cu+)c(Cl-)=1×10-3 mol/L×2×10-4mol/L=2×10-7mol2/L2；

③加入的单质铜具有还原性，而硫酸铜中二价铜具有氧化性，利用氧化还原反应与CuCl难溶于水即可除去氯离子，即Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl；根据反应方程式可得平衡常数Kˊ==1.9×107，化学平衡常数的值大于105，所以反应可以完全进行；

(4)发生反应 H2(g)+2CuCl(s)2Cu(s)+2HC1(g)，假设开始时氢气的物质的量为1mol，

n(开始) (mol) 1 0

n(平衡) (mol)0.2 2×0.8=1.6

x(H2)=，x(HCl)=，反应达到平衡时，v(正)= v(逆)，所以，；

发生该反应，假设开始时氢气的物质的量为1mol，H2转化率是60%

则 H2(g)+2CuCl(s)2Cu(s)+2HC1(g)，

n(开始) (mol) 1 0

t时(mol) 0.4 2×0.6=1.2

x(H2)=，x(HCl)=，===3.2；

(5)该反应控制温度为70～80℃，是由于温度过低，反应速率较慢，达到平衡所需要的时间很长；若温度过高，NH3H2O又会发生分解反应，不利用反应的正向进行。