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纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。 (1)已知:①2Cu(s)+1...

纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。

(1)已知:①2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s) △H=-169kJ/mol

②C+1/2O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ/mol

③Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s) △H=-157kJ/mol

用炭粉在高温条件下还原CuO的方法制得纳米级Cu2O的热化学方程式为_______________

(2)采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度也可以制备纳米级Cu2O,装置如右图所示:

为保证电解能持续稳定进行,若电解槽中的离子交换膜只允许一种离子通过,则该交换膜应为_____ (填“Na+“H+“OH-)离子交换膜,该电池的阳极反应式为_______

3)用Cu2O做催化剂,工业上在一定条件一下,可以用一氧化碳与氢气反应合成甲醇:

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

甲图是反反应时COCH3OH(g)的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)=_________

乙图表示该反应进行过程中能量的变化。请在乙图中画出用Cu2O作催化剂时反应过程——能量示意图_________

温度升高,该反应的平衡常数K_____(填增大不变减小”)

某温度下,将2molCO6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则该反应在该温度下的平衡常数为_____(保留一位有效数字)。相同温度下,若向上述2L密闭容器中加入4molCO3molH21molCH3OH,反应开始时,v(正)____v(逆)(填大于小于等于)。

在容积均为1Labcde5个密闭容器中都分别充入1molCO2molH2的混合气体,控温。图丙表示5个密闭容器温度分别为T1T5、反应均进行到5min时甲醇的体积分数,要使容器c中的甲醇体积分数减少,可采取的措施有___________

据研究,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是_______(用化学方程式表示)。

 

2CuO(s)+C(s) Cu2O(s)+CO(g) △H=+34.5kJ/mol OH- 2Cu-2e-+2OH-=CuO+H2O 0.15mol/(L·min) 减小 2 大于 略 Cu2O+CO=2Cu+CO2 【解析】(1)已知:①2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s) △H=-169kJ/mol,②C+1/2O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ/mol,③Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s) △H=-157kJ/mol,根据盖斯定律可知①+②-③×2即得到炭粉在高温条件下还原CuO的方法制得纳米级Cu2O的热化学方程式为2CuO(s)+C(s) Cu2O(s)+CO(g) △H=+34.5kJ/mol。(2)该电池的阳极是铜失去电子,转化为氧化亚铜,则反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O。由于阳极消耗氢氧根,所以该交换膜应为OH-离子交换膜。(3)①甲图中平衡时甲醇是0.75mol/L,则根据方程式可知消耗氢气是1.5mol/L,所以从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)=1.5mol/L÷10min=0.15mol/(L·min)。②催化剂能降低活化能,但反应热不变,所以示意图为。③反应物总能量高于生成物总能量,属于放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向进行,该反应的平衡常数K减小。④ CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 起始浓度(mol/L) 1 3 0 转化浓度(mol/L) x 2x x 平衡浓度(mol/L) 1-x 3-2x x 则1-x=0.2,解得x=0.8,所以该反应在该温度下的平衡常数为;相同温度下,若向上述2L密闭容器中加入4molCO、3molH2、1molCH3OH,反应开始时浓度熵为<2,所以反应向正反应方向进行,即v(正)大于v(逆)。⑤要降低甲醇含量,平衡逆向移动,可采取的措施有升温或减压。⑥反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,这说明CO2能与铜反应转化为氧化亚铜,方程式为Cu2O+CO=2Cu+CO2。 点睛:本题主要是考查化学反应原理的综合应用,难度较大。解答的难点是图像分析与应用,分析图像时需要注意以下三点:先拐先平,在含量(转化率)—时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明该曲线反应速率快,表示温度较高、有催化剂、压强较大等;定一议二,当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,有时还需要作辅助线;三步分析法,一看反应速率是增大还是减小;二看v正、v逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。  
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考点分析:
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FeBr2是一种黄绿色固体,某学习小组制备并探究它的还原性。

I.实验室制备FeBr2

实验室用下图所示装置制取溴化亚铁。其中A为CO2发生装置,D和d中均盛有液溴,E为外套电炉丝的不锈钢管。e是两只耐高温的瓷皿,其中盛有细铁粉。

实验开始时先将铁粉加热至600℃~700℃,然后将干燥、纯净的CO2气流通入D中,E管中反应开始,不断将d中液溴滴入约120℃的D中,经过几小时的连续反应,在E管的一端沉积有黄绿色鳞片状溴化亚铁。

请回答:

(1)仪器D的名称是__。给D加热最好选择下列加热器中的__

(2)若在A中烧瓶中盛固体CaCO3,a中盛6mol·L-1盐酸,为使导入D中的CO2为干燥纯净的气体,则图中B、C处的装置所装的试剂是:B为_______,C为_______。为防止污染空气,实验时应在F处连接盛有__ 溶液的尾气吸收装置。

(3)实验时,装置D和E的橡胶管用铝箔包住,且连接D、E之间的橡胶管可能短的原因是______

(4)①E管反应前先通入一段时间CO2,其主要作用是________

②反应过程中要继续通入CO2,其主要作用是________

II.探究FeBr2的还原性

某课外小组学生对Cl2与 FeBr2溶液反应进行实验探究。

操作

现象

取0.1mol/L的FeBr2溶液100mL,测溶液的pH

pH试纸变红(约为4)

i. 开始通入100mLCl2(折合标班状况),溶液由浅绿色逐渐变黄;

ii.稍后,继续通入Cl2,溶液黄色加深,变为棕黄色;

iii.稍后,溶液由棕黄色变浅,最终变为黄色

 

(5)现象i中溶液由浅绿色逐渐变黄。某学生猜测可能原因:①Cl2将Fe2+氧化为Fe3+、使溶液呈黄色;②Cl2将Br-氧化为Br2,使溶液呈黄色。

请设计实验证明现象i中溶液由浅绿色变黄色的原因是原因①还是原因②:___________

(6)若向上述FeBr2溶液中通入168mLCl2(标准状况),则反应的离子方程式为___________

 

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已知,向相同浓度的醋酸和盐酸中分别加入NaOH溶液,其pH与加入的NaOH溶液的体积变化关系分别如下图I、II所示。室温下,将xmol/L盐酸滴入VmLymol/L的碱溶液中,溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如下图III所示。

下列说法正确的是

A. 该碱溶液可能是Ba(OH)2溶液

B. c、d两点对应的盐酸体积不同

C. 从图中可判断x约为1, y小于1

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庚等元素在周期表中的相对位置如下表,己的最高氧化物对应水化物有强脱水性,甲和丁在同一周期,甲原子最外层与最内层具有相同电子数.下列判断正确的是(  )

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某有机物能使澳的CC4溶液褪色,也能在一定条件下发生水解生成两种有机物,还能发生

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