Question

【題目】銅的多種化合物在生產(chǎn)生活中都有廣泛用途。請回答下列問題：

（1）Cu2O和CuO是銅的兩種氧化物，可互相轉(zhuǎn)化。已知：

i.2Cu2O(s)＋O2(g)=4CuO(s) △H=-292.0kJ·mol-1

ii.C(s)＋2CuO(s)=Cu2O(s)＋CO(g) △H=＋35.5kJ·mol-1

若CO的燃燒熱為283.0kJ·mol-1，則C(s)的燃燒熱為___。

（2）Cu2O和CuO常用作催化劑。

①質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的燃料氣中除含有H2外還含有少量的CO和CO2，其中CO是PEMFC催化劑的嚴重毒化劑，可用CuO/CeO2作催化劑優(yōu)先氧化脫除CO。160℃、用CuO/CeO2作催化劑時，氧化CO的化學方程式為___；分別用HIO3和H3PO4對CuO/CeO2進行處理，在一定條件下，利用不同催化劑進行CO氧化的對比實驗，得如圖曲線，其中催化劑___ (填“b”或“c”)催化性能最好；120℃使用催化劑b進行氧化，若燃料氣中CO的體積分數(shù)為0.71%，氣體流速為2000mL·h-1，則1h后，CO體積為___mL。

②在Cu2O催化作用下合成CH3OH，反應如下：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.0kJ·mol-1，有利于提高該反應CO的平衡轉(zhuǎn)化率的條件是___(填標號)。

A.高溫低壓 B.低溫高壓 C.高溫高壓 D.低溫低壓

T℃時，將CO和H2按一定比例混合后投入容積為2L的恒容密閉容器中，CO的起始濃度為1.0mol·L-1，平衡時，測得體系中，n(H2)=1.4mol，n(CH3OH)=1.7mol，反應達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為___，若反應達到平衡狀態(tài)后，保持其他條件不變，再充入0.2molCO和0.2molCH3OH，平衡向___(填“正”或“逆”)反應方向移動，理由是___。

（3）CuS呈黑色，是最難溶的物質(zhì)之一，由于它的難溶性使得一些看似不可能的反應可以發(fā)生。向0.01mol·L-1CuSO4溶液中，持續(xù)通入H2S維持飽和(H2S飽和濃度為0.1mol·L-1)，發(fā)生反應：H2S(aq)＋Cu2＋(aq)CuS(s)＋2H＋(aq)，該反應的化學平衡常數(shù)K為___(保留2位有效數(shù)字)。已知：Ka1(H2S)=1.1×10-7，Ka2(H2S)=1.3×10-13，Ksp(CuS)=6.3×10-36。

Answer 1

【答案】393.5kJ·mol－1 2CO＋O22CO2 b 2.84 B 85% 正 平衡常數(shù)K= ≈11.6，再充入0.2molCO和0.2molCH3OH，Qc= =≈7.76<K,因此平衡向正向移動 2.3×1015

【解析】

（1）i.2Cu2O(s)＋O2(g)=4CuO(s) △H=-292.0kJ·mol-1

ii.C(s)＋2CuO(s)=Cu2O(s)＋CO(g) △H=＋35.5kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律，i+2ii得：2C(s)＋O2(g)=2CO(g) △H=-221.0kJ·mol-1，設為Ⅲ，因為2CO(g) +O2(g)=2CO2(g) △H=-2×283.0kJ·mol-1，設為Ⅳ，（Ⅲ+Ⅳ）× 得：C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ·mol－1，C(s)的燃燒熱為393.5kJ·mol－1。

故答案為：393.5kJ·mol－1；

（2）①160℃、用CuO/CeO2作催化劑時，氧化CO的化學方程式為2CO＋O22CO2；如圖曲線，其中催化劑b催化性能最好；120℃使用催化劑b進行氧化，若燃料氣中CO的體積分數(shù)為0.71%，氣體流速為2000mL·h-1，使用催化劑b進行氧化時，則1h后，CO體積為2000mL·h-1×1h×0.71%×20%=2.84mL。

故答案為：2CO＋O22CO2；b；2.84；

②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.0kJ·mol-1，反應是體積減小的放熱反應，低溫高壓有利于提高該反應CO的平衡轉(zhuǎn)化率，故選B。

T℃時，將CO和H2按一定比例混合后投入容積為2L的恒容密閉容器中，CO的起始濃度為1.0mol·L-1，平衡時，測得體系中，n(H2)=1.4mol，n(CH3OH)=1.7mol，由三段式可得：

反應達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為85%，平衡常數(shù)K= ≈11.6，再充入0.2molCO和0.2molCH3OH，Qc= =≈7.76<K,因此平衡向正向移動；

故答案為：正；平衡常數(shù)K= ≈11.6，再充入0.2molCO和0.2molCH3OH，Qc= =≈7.76<K,因此平衡向正向移動；

（3）H2S(aq)＋Cu2＋(aq)CuS(s)＋2H＋(aq)，該反應的化學平衡常數(shù)K= 2.3×1015；

故答案為：2.3×1015。