Question

高温下用H₂还原CuCl制备活性铜，反应原理如下：

    2Cu(s)+Cl₂ (g)2CuCl(s)  △H₁=-36 kJ·mol^-1    ①

    H₂(g)+2CuCl( s)=2Cu(s)+2HCl(g)  △H₂             ②

有关物质的键能数据如下表：

物质	H2	Cl2	HCl
键能(kJ·mol^-1)	436	243	432

(1)求△H₂=_______ kJ·mol^-1。

(2)经测定反应②制备活性铜的反应趋势大，原因是_______________。

(3)在某温度下，反应①达到平衡状态，在t_l时，增加压强到原来的2倍（Cu的量足够），在图中画出Cl₂浓度的变化趋势线。_______________

(4)白色不溶于水的CuCl可以由电解法制得，如图所示：

①装置中用的交换膜为_____________。

A.阳离子交换膜         B．阴离子交换膜     C．质子交换膜          D．氢氧根离子交换膜

②阳极的电极反应式为_________________。

(5)已知CuCl可溶解于稀硝酸，写出该反应的化学方程式：_________________。

(6)根据已学知识写出制取CuCl的一种方法，用化学方程式表示：_________________。

Answer

-149 正反应ΔHO，是自发反应，逆反应为非自发反应（答出△HO即给分） （平衡线与原平衡线相平，否则不给分） A Cu+Cl- -e-=CuCl 6CuCl+8HNO3=3Cu(NO3)2+3CuCl2+2NO↑+4H2O(写成3CuCl+7HNO3 =3Cu(NO3)2+3HCl+NO↑+2H2O给1分） CuCl2+Cu2CuCl(其他合理答案也给分)

【解析】试题分析：本题主要考查盖斯定律的应用、化学反应进行的方向、化学平衡移动图像、电解原理及离子迁移、化学反应方程式书写等知识。考查考生对相关知识的综合应用能力。

解析：（1）由表格中数据可以求解H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=436 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1-2×432 kJ·mol-1=-185 kJ·mol-1。根据盖斯定律，△H2=△H-△H1=-185 kJ·mol-1-(-36 kJ·mol-1)=-149 kJ·mol-1。正确答案：-149kJ·mol-1。（2）由于该反应△H2<0，反应过程中气体物质的量增加，△S>0，所以反应能够自发进行。正确答案：正反应ΔHO，是自发反应。（3）对于反应①，压强增加到原来两倍的瞬间，Cl2的浓度增大到原来的两倍，随后平衡正向移动并最终建立新的平衡。平衡常数k=c(Cl2)-1，温度不变时，k为定值，因此最终Cl2的浓度与原平衡相等。正确答案：。（4）由电解装置图可知，阳极Cu失去电子生成CuCl，反应原理为Cu+Cl--e-=CuCl，电解过程中Cl-不断消耗。阴极Cu没有参加反应，溶液中H+得到电子生成H2，反应原理为2H++e-=H2↑，H+来源于水的电离，电解过程中OH-浓度不断增大。如果采用阳离子交换膜，Na+向阴极迁移，维持两个装置电荷平衡，A正确。如果采用阴离子交换膜，OH-向阳极迁移，这样会导致CuCl中混入杂质，B错误。由于溶液中H+很少，质子交换膜基本不起作用，C错误。采用氢氧根离子交换膜时，阴极生成的OH-进入阳极会导致CuCl中混入杂质，D错误，所以①选A。正确答案：A、Cu+Cl--e-=CuCl。（5）CuCl与稀硝酸反应时，+1价Cu被氧化得到Cu(NO3)2，HNO3被还原生成NO。正确答案：6CuCl+8HNO3=3Cu(NO3)2+3CuCl2+2NO↑+4H2O。（6）CuCl2被Cu还原可以得到CuCl。正确答案：CuCl2+Cu2CuCl。

点睛：①电解原理分析中经常会遇到与电极放电基本规律有差别的情况，这是电解操作中控制电流、调节溶液浓度或组成产生的结果，如本题电解过程中阳极得到CuCl。遇到这种题型，不要去追究具体操作，要从题目的要求联系关联知识、思考解题方案。②溶液中离子主动迁移主要有三种情况，一是离子从浓度高的向浓度低的方向迁移；二是在外电场作用下的迁移；三是平衡溶液中的电荷，如有盐桥的原电池盐桥中离子的迁移。