Question

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

(1)實(shí)驗(yàn)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(yīng)4CuCl(s)+O2(g)=2CuCl2(s)+2CuO(s)的△H=____kJ/mol。

(3)利用CuCl難溶于水的性質(zhì)，可以除去廢水中的Cl-。向含Cl-的廢水中同時(shí)加入Cu和CuSO4，溶液中平衡時(shí)相關(guān)離子濃度關(guān)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(guò)計(jì)算說(shuō)明上述除Cl-的反應(yīng)能完全進(jìn)行的原因______________________________。

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

(5)CuCl溶于濃氨水的反應(yīng)原理為CuCl+2NH3·H2O[Cu(NH3)2]-+2H2O+Cl-，該反應(yīng)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(yīng)完全進(jìn)行 3.2 溫度過(guò)低，反應(yīng)速率較慢；溫度過(guò)高，NH3H2O分解

【解析】

(1)根據(jù)CuCl見(jiàn)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(jù)蓋斯定律，將方程式疊加，就可得到待求熱化學(xué)方程式的反應(yīng)熱；

(3)①Cu、Cu2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生Cu+，Cu+與Cl-結(jié)合形成CuCl沉淀；

②Ksp(CuCl)=c(Cu+)c(Cl-)，由pc(Cl-)=3.7及對(duì)應(yīng)的p(Cu)計(jì)算；

③利用氧化還原反應(yīng)的價(jià)態(tài)規(guī)律，即可寫(xiě)出Cu與Cu2+的反應(yīng)，利用平衡常數(shù)及Ksp(CuCl)的大小與反應(yīng)完全時(shí)的K的大小分析判斷；

(4)先根據(jù)平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率為80%計(jì)算出，根據(jù)溫度不變，，然后將再帶入計(jì)算H2轉(zhuǎn)化率為60%時(shí)的速率公式計(jì)算；

(5)從化學(xué)反應(yīng)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(jiàn)光易分解，所以在實(shí)驗(yàn)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(zhì)含有的能量與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)，只與物質(zhì)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，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(yīng)，形成CuCl沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl；

②在pc(Cl-)=3.7點(diǎn)，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(zhì)銅具有還原性，而硫酸銅中二價(jià)銅具有氧化性，利用氧化還原反應(yīng)與CuCl難溶于水即可除去氯離子，即Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl；根據(jù)反應(yīng)方程式可得平衡常數(shù)Kˊ==1.9×107，化學(xué)平衡常數(shù)的值大于105，所以反應(yīng)可以完全進(jìn)行；

(4)發(fā)生反應(yīng) H2(g)+2CuCl(s)2Cu(s)+2HC1(g)，假設(shè)開(kāi)始時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為1mol，

n(開(kāi)始) (mol) 1 0

n(平衡) (mol)0.2 2×0.8=1.6

x(H2)=，x(HCl)=，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，v(正)= v(逆)，所以，；

發(fā)生該反應(yīng)，假設(shè)開(kāi)始時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為1mol，H2轉(zhuǎn)化率是60%

則 H2(g)+2CuCl(s)2Cu(s)+2HC1(g)，

n(開(kāi)始) (mol) 1 0

t時(shí)(mol) 0.4 2×0.6=1.2

x(H2)=，x(HCl)=，===3.2；

(5)該反應(yīng)控制溫度為70～80℃，是由于溫度過(guò)低，反應(yīng)速率較慢，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間很長(zhǎng)；若溫度過(guò)高，NH3H2O又會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，不利用反應(yīng)的正向進(jìn)行。