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        1. (15分)納米級Cu2 O 粉末,由于量子尺寸效應(yīng),其具有特殊的光學(xué)、電學(xué)及光電化學(xué)性質(zhì),在太陽電池、傳感器、超導(dǎo)體、制氫和電致變色、環(huán)境中處理有機污染物等方面有著潛在的應(yīng)用。
          Ⅰ.納米氧化亞銅的制備
          (1)四種制取Cu2O的方法如下:
          ①火法還原。用炭粉在高溫條件下還原CuO;
          ②最新實驗研究用肼(N2H4)還原新制Cu(OH)2可制備納米級Cu2O,同時放出N2。
          已知:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)   △H="-a" kJ/mol
          Cu(OH)2(s)CuO(s)+H2O(l)  △H="b" kJ/mol
          4CuO(s)2Cu2O(s)+O2(g)      △H="c" kJ/mol
          則該方法制備Cu2O的熱化學(xué)方程式為                                             。
          ③工業(yè)中主要采用電解法:用銅和鈦作電極,電解氯化鈉和氫氧化鈉的混合溶液,電解總方程式為:2Cu+H2OCu2O+H2↑,則陽極反應(yīng)式為:                               。
          ④還可采用Na2SO3還原CuSO4法:將Na2SO3 和CuSO4加入溶解槽中,制成一定濃度的溶液,通入蒸氣加熱,于100℃~104℃間反應(yīng)即可制得。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:               。
          Ⅱ.納米氧化亞銅的應(yīng)用
          (2)用制得的Cu2O進行催化分解水的實驗
          ①一定溫度下,在2 L密閉容器中加入納米級Cu2O并通入10. 0 mol水蒸氣,發(fā)生反應(yīng):
          2H2O(g)2H2(g)+O2(g) △H=+484 kJ·mol1
          T1溫度下不同時段產(chǎn)生O2的量見下表:
          時間/min
          20
          40
          60
          80
          n(O2)/mol
          1.0
          1.6
          2.0
          2.0
          前20 min的反應(yīng)速率v(H2O)=                       ;該該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達式K             ;若T2溫度下K=0.4,T1         T2(填>、<、=)
          ②右圖表示在t1時刻達到平衡后,只改變一個條件又達到平衡的不同時段內(nèi),H2的濃度隨時間變化的情況,則t1時平衡的移動方向為      ,t2時改變的條件可能為              ;若以K1、K2、K3分別表示t1時刻起改變條件的三個時間段內(nèi)的平衡常數(shù),t3時刻沒有加入或減少體系中的任何物質(zhì),則K1、K2、K3的關(guān)系為                ;

          ③用以上四種方法制得的Cu2O在其它條件相同下分別對水催化分解,產(chǎn)生氫氣的速率v隨時間t變化如圖所示。下列敘述正確的是          。

          A.方法③、④制得的Cu2O催化效率相對較高
          B.方法④制得的Cu2O作催化劑時,水的平衡轉(zhuǎn)化率最高
          C.催化效果與Cu2O顆粒的粗細、表面活性等有
          D.Cu2O催化水分解時,需要適宜的溫度
          Ⅰ、(1)②4Cu(OH)2(s)+ N2H4(l)2Cu2O(s)+N2(g)+6H2O(l) △H=4b+c-a  kJ/mol  (2分)
          ③2Cu+2OH-—2e-=Cu2O+H2O(2分)
          ④2CuSO4+3Na2SO3=Cu2O+3Na2SO4+2SO2↑(2分)
          Ⅱ、(2)①5.0×102 mol·L1·min1 (1分)      (1分)     >(1分)
          ②逆向(1分)      增大壓強或增大濃度 (1分)  (2分)
          ③ACD(2分)
          Ⅰ、(1)②考查蓋斯定律的應(yīng)用。根據(jù)已知反應(yīng)可知,②×4+③-①即得到4Cu(OH)2(s)+ N2H4(l)2Cu2O(s)+N2(g)+6H2O(l),所以反應(yīng)熱△H=(4b+c-a)kJ/mo。
          ③電解池中陽極失去電子,所以根據(jù)總反應(yīng)式可知,陽極是銅失去電子,被氧化生成氧化亞銅,方程式為2Cu+2OH-—2e-=Cu2O+H2O。
          ④亞硫酸鈉是還原劑,其氧化產(chǎn)物是硫酸鈉。硫酸銅是氧化產(chǎn)物,根據(jù)電子得失守恒可知,還原產(chǎn)物是氧化亞銅和SO2,所以方程式為2CuSO4+3Na2SO3=Cu2O+3Na2SO4+2SO2↑。
          Ⅱ、(2)①前20 min生成氧氣是1.0mol,所以消耗水蒸氣是2.0mol,所以反應(yīng)速率是。平衡常數(shù)是在可逆反應(yīng)達到平衡時,生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值,所以表達式為K。T1時平衡體系中氧氣時2mol,氫氣是4mol,水蒸氣是6mol,因此平衡常數(shù)=。T2溫度下K=0.4<4/9,則平衡逆反應(yīng)方向移動,由于正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),所以溫度是T1大于T2。
          ②t1時氫氣的濃度減小,說明所以向逆反應(yīng)方向移動。T2時氫氣的濃度增大,然后逐漸減小,說明改變的條件是增大壓強或增大濃度。t3時刻沒有加入或減少體系中的任何物質(zhì),由于氫氣的濃度逐漸增大,說明改變的條件是升高溫度,所以關(guān)系為。
          ③根據(jù)圖像可知,曲線4的反應(yīng)速率最快,但催化劑不能改變平衡狀態(tài),即不能改變轉(zhuǎn)化率,B是錯誤的,其余都是正確的,答案選ACD。
          練習冊系列答案
          相關(guān)習題

          科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:計算題

          高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法,發(fā)生的主要反應(yīng)為:
          Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g) △H
          (1)已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1="+489.0" KJ·mol-1
          ②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) △H2=+172.5KJ·mol-1
          則△H=   KJ?mol-1。
          (2)高爐煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=   ,溫度升高后,K值   (填“增大”、“不變”或“減小”)。
          (3)在T℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64,在2L恒容密閉容器甲和乙中,分別按下表所示加入物質(zhì),反應(yīng)經(jīng)過一段時間后達到平衡。
           
          Fe2O3
          CO
          Fe
          CO2
          甲/mol
          1.0
          1.0
          1.0
          1.0
          乙/mol
          1.0
          2.0
          1.0
          1.0
           
          ①甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為   
          ②下列說法正確的是   (填字母)。
          A.當容器內(nèi)氣體密度恒定,表明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
          B.甲容器中CO的平衡時的速率小于乙容器中CO平衡時的速率
          C.甲、乙容器中,CO的平衡濃度之比為3:2  
          D.增加Fe2O3的量可以提高CO的轉(zhuǎn)化率
          (4)汽車尾氣是城市空氣污染的一個重要因素,一種CO分析儀的傳感器可測定汽車尾氣是否符合排放標準,該分析儀的工作原理類似燃料電池,其中電解質(zhì)是氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體,在高溫熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2(過程中無氣體產(chǎn)生),則負極的反應(yīng)式為   。

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          科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

          化學(xué)平衡常數(shù)(K)、弱酸的電離平衡常數(shù)(Ka)、難溶物的溶度積常數(shù)(KSP)是判斷物質(zhì)性質(zhì)或變化的重要的平衡常數(shù)。下列關(guān)于這些常數(shù)的說法中,正確的是
          A.平衡常數(shù)的大小與溫度、濃度、壓強、催化劑等有關(guān)
          B.當溫度升高時,弱酸的電離平衡常數(shù)Ka變小
          C.KSP(AgCl) > KSP(AgI) ,由此可以判斷AgCl(s) + I(aq)= AgI(s)+ Cl(aq)能夠發(fā)生
          D.Ka(HCN) < Ka(CH3COOH) ,說明物質(zhì)的量濃度相同時,氫氰酸的酸性比醋酸強

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          科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

          請回答下列化學(xué)有關(guān)問題:
          (1)現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化,既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放,又可以擴大水煤氣的用途。
          ①已知:2C(s)+O2(g)=2CO(g);ΔH1 ,  2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);ΔH2 。
          則反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);ΔH       。(用含ΔH1、ΔH2的代數(shù)式表示)
          ②CO和H2在一定條件下合成甲醇的反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g);ΔH3,F(xiàn)在容積均為1L的a、b、c、d、e五個密閉容器中分別充入1mol CO和2mol H2的混合氣體,控溫,進行實驗測得相關(guān)數(shù)據(jù)如下圖1和圖2。

          a. 該反應(yīng)的ΔH3    0(選填“<”、“>”或“=”,下同), K1    K2  
          b. 將容器d中的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到容器c中的平衡狀態(tài),可采取的措施有          。
          (2)煤汽化后的煤渣可提煉重金屬。右圖為某溫度下,F(xiàn)e(OH)3(s)、Mg(OH)2(s)分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后,改變?nèi)芤旱膒H,金屬陽離子濃度變化情況。據(jù)圖分析:

          該溫度下,溶度積常數(shù)的關(guān)系為:Ksp[ Fe(OH)3]____Ksp[Mg(OH)2]
          (填:>、=、<);如果在新生成的Mg(OH)2濁液中滴入足量的Fe3+,振蕩后,白色沉淀會全部轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀,原因是           

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          科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

          (10分)利用所學(xué)化學(xué)反應(yīng)原理,解決以下問題:
          (1)某溶液含兩種相同物質(zhì)的量的溶質(zhì),溶液中只存在OH、H、NH4、Cl四種離子,且c(NH4)>c(Cl)>c(OH)>c(H),則這兩種溶質(zhì)是      _________         。
          (2)0.1 mol·L-1的氨水與0.05 mol·L-1的稀硫酸等體積混合,用離子方程式表示混合后溶液的酸堿性:                                              。
          (3)以石墨電極電解100 mL 0.1 mol·L-1CuSO4溶液。若陽極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.01 mol,則陰極上析出Cu的質(zhì)量為         g。
          (4)將AgCl分別放入①5mL H2O ②10mL0.2mol·L-1 MgCl2③20 mL0.5mol·L-1 NaCl溶液④40 mL0.1mol·L-1HCl中溶解至飽和,各溶液中Ag+的濃度由大到小的順序是________________。
          (5)向20 mL硫酸和鹽酸的混合液中逐滴加入pH=13的Ba(OH)2溶液,生成BaSO4的量如右圖所示,B點溶液的pH=7(忽略溶液體積變化),則c(HCl)=_________mol·L-1。

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          科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

          I.已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) △H=+140kJ·mol1
          2C(s)+O2(g)=2CO(g)         △H=-221kJ·mol1
          寫出TiO2和焦炭、氯氣反應(yīng)生成液態(tài)TiCl4和CO氣體的熱化學(xué)方程式:                。
          II.將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于特制的密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變,固體試樣體積忽略不計),在恒定溫度下使其達到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)
          則可以判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是        。
          A.2v(NH3)=v(CO2)                  B.密閉容器中總壓強不變
          C.密閉容器中混合氣體的密度不變       D.密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變
          III.以丙烷為燃料制作新型燃料電池,電解質(zhì)是熔融碳酸鹽。電池的一極通入O2和CO2,電極反應(yīng)式為:O2+2CO2+4e-=2CO32-;另一極通入丙烷,電極反應(yīng)式為                ;放電時,CO32移向電池的         (填“正”或“負”)極。
          IV.如圖裝置所示,C、D、E、F都是惰性電極,甲、乙中溶液的體積和物質(zhì)的量濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變),A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后,F(xiàn)極附近呈紅色。

          ⑴若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時,對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為         。
          ⑵現(xiàn)用丙裝置作“銅的電解精煉”,則H應(yīng)該是          。(填“純銅”或“粗銅”)。
          ⑶上圖甲裝置電解CuSO4溶液一段時間后,向所得溶液中加入0.2mol Cu(OH)2后,恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度。則乙裝置中,若不考慮Cl2的溶解及與堿的反應(yīng),此裝置共產(chǎn)生氣體       L(標準狀況)。

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          科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

          下列各組數(shù)據(jù)中,前者一定比后者大的是
          A.常溫下pH相同的KOH溶液和K2CO3溶液中由水電離出的c(OH-)
          B.濃度均為0.1mol·L-1的(NH4)2CO3溶液和(NH4)2SO4溶液中的c(NH4+)
          C.3 L 0.1 mol·L-1CH3COOH溶液和1L 0.3 mol·L-1CH3COOH溶液中的H+離子數(shù)
          D.中和pH與體積均相同的NaOH溶液和氨水,所消耗H­2SO4的物質(zhì)的量

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          科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

          (10分)Q、W、X、Y、Z是5種短周期元素,原子序數(shù)逐漸增大,Q與W組成的化合物是天然氣的主要成分,W與Y、X與Y組成的化合物是機動車排出的大氣污染物,Y和Z能形成原子個數(shù)比為1︰1和l︰2的兩種離子化合物。
          (1)W在元素周期表中的位置是      周期      族。
          (2)工業(yè)合成XQ3是放熱反應(yīng)。下列措施中,既能加快反應(yīng)速率,又能提高原料利用率是         。(填寫序號)
          A.升高溫度B.加入催化劑C.將XQ3及時分離出去D.增大反應(yīng)體系的壓強
          (3)2.24 L(標準狀況)XQ3被200 mL l mol/L QXY3溶液吸收后,所得溶液中離子濃度從大到小的順序是                        。(用離子符號表示)
          (4)WQ4Y與Y2的反應(yīng)可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,其工作原理如右圖所示,a極的電極反應(yīng)是                        。

          (5)已知:W(s)+Y2(g)=WY2(g);H=-393.5kJ/mol
          WY(g)+Y2(g)=WY2(g);H=-238.0kJ/mol。則 24g W與一定量的Y2反應(yīng),放出熱量362.5 kJ,所得產(chǎn)物成分及物質(zhì)的量之比為              。
          (6)X和Z組成的一種離子化合物,能與水反應(yīng)生成兩種堿,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為              。

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          科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

          (8分)運用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、氧等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義。
          (1)合成氨反應(yīng)N2 (g)+3H2(g) 2NH3(g),若在恒溫、恒壓條件下向平恒體系中通入氬氣,則平衡          移動(填“向左”“向右”或“不”);使用催化劑          反應(yīng)的△H(填“增大” “減小” 或“不改變”)。
          (2)已知:O2 (g)=O2+(g)+e-                       H1=" 1175.7" kJ·mol-1
          PtF6(g)+ e-==PtF6-(g)                                   H2=" —771.1" kJ·mol-1
          O2+PtF6-(S)=O2+ (g)+ PtF6-(g)                         H3=" 482.2" kJ·mol-1
          則反應(yīng)O2(g)+ PtF6(g)= O2+PtF6-(S)  的H=             kJ·mol-1。
          (3)在25℃下,向濃度均為0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成         沉淀(填化學(xué)式),生成該沉淀的離子方程式為____________。已知25℃時Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,KsP [Cu(OH)2]=2.2×10-20。
          (4)在25℃下,將a mol·L-1的氨水與0.01 mol·L-1的鹽酸等體積混合,反應(yīng)平衡時溶液中c(NH4+)=c(Cl-)。則溶液顯           性(填“酸”“堿”或“中”);用含的代數(shù)式表示NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=         。

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