Question

【題目】氯化亞銅(CuCl)是有機合成工業(yè)中應用較廣泛的催化劑，見光易分解，在潮濕空氣中易被氧化，難溶于水。

(1)實驗室保存新制CuCl晶體的方法是_________________。

(2)已知：Cu(s)+Cl2(g)=CuCl2(s) △H1=-218.8kJ/mol

2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) △H2=-310.6kJ/mol

2CuCl2(s)=2CuCl(s)+Cl2(g) △H3=+152.3kJ/mol

則反應4CuCl(s)+O2(g)=2CuCl2(s)+2CuO(s)的△H=____kJ/mol。

(3)利用CuCl難溶于水的性質，可以除去廢水中的Cl-。向含Cl-的廢水中同時加入Cu和CuSO4，溶液中平衡時相關離子濃度關系如圖所示。[已知：pc(離子)=－lgc(離子)]

①除去廢水中Cl-的離子方程式為_________________。

②Ksp(CuCl)=___________。

③已知：Cu+Cu2+2Cu+ K=7.6×10-7。通過計算說明上述除Cl-的反應能完全進行的原因______________________________。

(4)T℃時，用H2還原CuCl制備活性銅：H2(g)+2CuCl(s)2Cu(s)+2HCl(g)，達到平衡時，H2的轉化率()為80%。反應速率v=v正－v逆=，k正、k逆分別為正、逆反應速率常數(shù)，x為氣體的物質的量分數(shù)。當=60％時，=________(保留1位小數(shù))。

(5)CuCl溶于濃氨水的反應原理為CuCl+2NH3·H2O[Cu(NH3)2]-+2H2O+Cl-，該反應控制溫度為70～80℃，其原因是_______________________。

Answer 1

【答案】干燥密封、避光保存 -177.6 Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl 2×10-7 Kˊ===1.9×107，反應完全進行 3.2 溫度過低，反應速率較慢；溫度過高，NH3H2O分解

【解析】

(1)根據CuCl見光易分解，在潮濕空氣中易被氧化，難溶于水確定保存方法；

(2)根據蓋斯定律，將方程式疊加，就可得到待求熱化學方程式的反應熱；

(3)①Cu、Cu2+發(fā)生氧化還原反應產生Cu+，Cu+與Cl-結合形成CuCl沉淀；

②Ksp(CuCl)=c(Cu+)c(Cl-)，由pc(Cl-)=3.7及對應的p(Cu)計算；

③利用氧化還原反應的價態(tài)規(guī)律，即可寫出Cu與Cu2+的反應，利用平衡常數(shù)及Ksp(CuCl)的大小與反應完全時的K的大小分析判斷；

(4)先根據平衡時氫氣的轉化率為80%計算出，根據溫度不變，，然后將再帶入計算H2轉化率為60%時的速率公式計算；

(5)從化學反應速率和NH3·H2O的穩(wěn)定性分析判斷。

(1)由于CuCl難溶于水，在潮濕空氣中易被氧化，見光易分解，所以在實驗室保存新制CuCl晶體的方法是干燥密封、避光保存；

(2)由于物質含有的能量與反應途徑無關，只與物質的始態(tài)和終態(tài)有關，所以①Cu(s)+Cl2(g)=CuCl2(s) △H1=-218.8kJ/mol

②2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) △H2=-310.6kJ/mol

③CuCl2(s)=2CuCl(s)+Cl2(g) △H3=+152.3kJ/mol

則②-①×2--③×2，整理可得：4CuCl(s)+O2(g)=2CuCl2(s)+2CuO(s)的△H=-177.6kJ/mol。

(3) ①在溶液中Cu、Cu2+、Cl-發(fā)生氧化還原反應，形成CuCl沉淀，反應的離子方程式為：Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl；

②在pc(Cl-)=3.7點，c(Cl-)=2×10-4mol/L，pc(Cu+)=3，c(Cu+)=10-3 mol/L，由于Ksp(CuCl)=c(Cu+)c(Cl-)=1×10-3 mol/L×2×10-4mol/L=2×10-7mol2/L2；

③加入的單質銅具有還原性，而硫酸銅中二價銅具有氧化性，利用氧化還原反應與CuCl難溶于水即可除去氯離子，即Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl；根據反應方程式可得平衡常數(shù)Kˊ==1.9×107，化學平衡常數(shù)的值大于105，所以反應可以完全進行；

(4)發(fā)生反應 H2(g)+2CuCl(s)2Cu(s)+2HC1(g)，假設開始時氫氣的物質的量為1mol，

n(開始) (mol) 1 0

n(平衡) (mol)0.2 2×0.8=1.6

x(H2)=，x(HCl)=，反應達到平衡時，v(正)= v(逆)，所以，；

發(fā)生該反應，假設開始時氫氣的物質的量為1mol，H2轉化率是60%

則 H2(g)+2CuCl(s)2Cu(s)+2HC1(g)，

n(開始) (mol) 1 0

t時(mol) 0.4 2×0.6=1.2

x(H2)=，x(HCl)=，===3.2；

(5)該反應控制溫度為70～80℃，是由于溫度過低，反應速率較慢，達到平衡所需要的時間很長；若溫度過高，NH3H2O又會發(fā)生分解反應，不利用反應的正向進行。