Question

5．Cu₂O廣泛用作顏料和化工生產(chǎn)的催化劑．
（1）用銅作陽極，鈦片作陰極，電解一定濃度的NaCl和NaOH的混合溶液可得到Cu₂O，有關(guān)轉(zhuǎn)化如圖1所示．

將得到的Cu₂O溶于稀硫酸，發(fā)現(xiàn)有紅色固體生成，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量之比為1：1．圖中③④兩步反應(yīng)的總反應(yīng)離子方程式為2CuCl₂+2OH^-=Cu₂O↓+4Cl^-+H₂O．
（2）Cu₂O與ZnO紺成的催化劑可用于工業(yè)上含成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=akJ•mol，按$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$=2的投料比將H₂與CO充入V L恒容密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示．
①圖中壓強(qiáng)p₁、p₂、p₃由大到小的順序是P₁＞P₂＞P₃．
②a＜0（填“＞”或“＜”）
③起始時(shí)，c（H₂）=0.20mol•L^-1，c（CO）=0.10mol•L^-1，在p₃及T₁℃下反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）達(dá)到平衡，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為46.3．

Answer 1

分析 （1）據(jù)Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，此方程式分析元素的化合價(jià)，并據(jù)升失氧化還原劑，降低還原氧化劑，進(jìn)行分析；據(jù)圖1循環(huán)流程分析方程式；
（2）①由圖可知，溫度一定時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率α（P₁）＜α（P₂）＜α（P₃），據(jù)此結(jié)合方程式判斷壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響進(jìn)行解答；
②升高溫度向吸熱方向進(jìn)行；
③k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，Cu₂O中Cu元素化合價(jià)從+1價(jià)，升高到+2價(jià)和降低到0價(jià)，故Cu₂O既是還原劑有是氧化劑，故氧化劑與還原劑的質(zhì)量之比為1：1，
據(jù)圖1循環(huán)流程分析得反應(yīng)物是CuCl₂和OH^-，生成物是Cu₂O、Cl^-和H₂O，故方程式為2CuCl₂+2OH^-=Cu₂O↓+4Cl^-+H₂O，
故答案為：1：1；2CuCl₂+2OH^-=Cu₂O↓+4Cl^-+H₂O；
（2）①由圖可知，溫度一定時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率α（P₃）＜α（P₂）＜α（P₁），該正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，CO的轉(zhuǎn)化率升高，故壓強(qiáng)P₁＞P₂＞P₃，
②升高溫度向吸熱方向進(jìn)行；從圖象來看溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率降低，故向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故逆反應(yīng)吸熱，則正反應(yīng)放熱，故a＜0，故答案為：＜；
故答案為：P₁＞P₂＞P₃；＜；
③n變（CO）=0.1mol/L×40%=0.04mol/L，
                  CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
開始（c）    0.10        0.20              0
變化            0.04        0.08            0.04
結(jié)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，
故答案為46.3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的知識(shí)點(diǎn)較多，平衡常數(shù)、反應(yīng)速率的計(jì)算、外界條件對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響等，綜合性較強(qiáng)．