Question

【题目】Cu2O广泛用作颜料和化工生产的催化剂。

Ⅰ．制备Cu2O

（1）电解法：工业上用铜作阳极，钛片为阴极，电解一定浓度的NaOH 溶液可制备氧化亚铜，写出阳极的电极反应式为_____________________

（2）微乳液-还原法：在 100℃ Cu（NO3）2 的水溶液中加入一定体积的 NaOH 水溶液，并搅拌使之混合均匀， 再逐滴加入水合肼的水溶液，直至产生红色沉淀，经抽滤、洗涤和真空干燥，得到Cu2O 粉末。

已知： N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H= -akJ/mol

Cu(OH)2（s）=CuO（s）+H2O（l）△H= +bkJ/mol

4CuO（s）=2Cu2O（s）+O2（g）△H= +ckJ/mol

则由N2H4 和Cu(OH)2 反应制备 Cu2O 的热化学方程式为 ________________________。

Ⅱ．工业上用Cu2O 与 ZnO 组成的催化剂可用于工业上合成甲醇： CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H = -90.8 kJ/mol，回答下列问题：

（1）能说明反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)已达平衡状态的是（_______）

A．当反应的热效应△H = -90.8 kJ/mol 时反应达到平衡状态

B.在恒温恒压的容器中，混合气体的密度保持不变

C.在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化

D．在恒温恒容的容器中，气体的平均摩尔质量不再变化

（2）在 T1℃时，体积为 2 L 的恒容容器中充入物质的量之和为 3mol 的 H2 和CO，当起始 n(H2)／n(CO)= 2 时，经过 5min 达到平衡，CO 的转化率为 0.6，则0~5min 内平均反应速率 v (H2)=___；该温度下的平衡常数为__________________ ；若此时再向容器中加入CO(g) 和 CH3OH(g)各 0.4mol，达新平衡时 H2 的转化率将 ______（填“增大”、 “减小”或“不变”）；

（3）工业实际合成 CH3OH 生产中，采用下图M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和化学平衡知识，同时考虑生产实际，说明选择该反应条件的理由：________。

Answer 1

【答案】2 Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O 4 Cu(OH)2（s）+N2H4（l）=2Cu2O（s）+N2（g）+6H2O（l）△H= +4b+c-a kJ/mol或者【△H=（4b+c-a kJ/mol）】 CD 0.12 mol/(L·min) 9.375 增大 相对于 N 点而言，采用 M 点，温度在 500～600 K 之间，温度较高，反应速率较快，CO 的平衡转化率也较高，压强为常压，对设备要求不高

【解析】

（1）工业上用铜作阳极，钛片为阴极，电解法电解一定浓度的NaOH 溶液可制备氧化亚铜，则阳极的电极反应式为Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O：答案：Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O。

（2）①将题中所给反应方程式依次编号：（1）N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H= -akJ/mol;（2）Cu(OH)2（s）=CuO（s）+H2O（l）△H= +bkJ/mol；(3)4CuO（s）=2Cu2O（s）+O2（g）△H= +ckJ/mol;由盖斯定律4(2)+(3)-(1)有：4 Cu(OH)2（s）+N2H4（l）=2Cu2O（s）+N2（g）+6H2O（l）△H= +(4b+c-a) kJ/mol 答案：4 Cu(OH)2（s）+N2H4（l）=2Cu2O（s）+N2（g）+6H2O（l）△H= +4b+c-a kJ/mol。

Ⅱ．(1) A．由CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H = -90.8 kJ/mol，知当反应的热效应△H = -90.8 kJ/mol 时，不能确定反应否达到平衡状态，故A错误；B.混合气体总质量不变,容器容积恒定,容器内混合气体的密度始终保持不变,故B错误;C.在绝热恒容的容器中,随反应进行温度发生变化,平衡常数也随之发生变化,当反应的平衡常数不再变化时说明反应到达平衡,故C正确的;D.混合气体总质量不变,随反应进行混合气体总物质的量增大,则气体的平均摩尔质量进行,当气体的平均摩尔质量不再变化时,说明反应到达平衡,故D正确；答案：CD正确的;

（2）① H2和CO总共为3mol,且起始n(H2)／n(CO)= 2,可以知道H2为2mol、CO为1mol, 5min 达到平衡时CO的转化率为0.6,则:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
起始（mol）12 0
变化（mol）0.6 1.2 0.6
平衡（mol）0.4 0.8 0.6
容器的容积为2L,则v (H2)= (1.2mol)/5min=0.12 mol/(L·min)；该温度下平衡常数K= c(CH3OH)/c(CO)c(H2)=(0.6/( 0.40.82=9.375。此时再向容器中加入CO(g) 和CH3OH(g) 各0.4mol,此时浓度商 Qc=[(0.6+0.4)/[(0.4+0.4)2]0.82=7.813<9.375,所以反应向正反应进行,达新平衡时H2的转化率将增大。因此答案是: 0.12 mol/(L·min) ； 9.375；增大。

（3）工业实际合成 CH3OH 生产中，采用下图M点而不是N点对应的反应条件是：相对于N点而言,采用M点,温度在500~600 K之间,温度较高,反应速率较快, CO的平衡转化率也较高,压强为常压,对设备要求不高。答案：相对于 N 点而言，采用 M 点，温度在 500～600 K 之间，温度较高，反应速率较快，CO 的平衡转化率也较高，压强为常压，对设备要求不高。