Question

7．（1）人們常用催化劑來(lái)選擇反應(yīng)進(jìn)行的方向．如圖1所示為一定條件下1mol CH₃OH與O₂發(fā)生反應(yīng)時(shí)，生成CO、CO₂或HCHO的能量變化圖[反應(yīng)物O₂（g）和生成物H₂O（g）略去]．

①寫(xiě)出1moL HCHO生成CO的熱化學(xué)方程式：HCHO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）+H₂O（g）△H=-235KJ•mol^-1．
②CH₃OH與O₂在有催化劑作用下反應(yīng)，產(chǎn)物中HCHO比率大大提高的原因是催化劑使生成HCHO的活化能降低，同時(shí)使生成CO的活化能升高，并且生成HCHO的活化能低于生成CO的活化能．
（2）①一定溫度下，將N₂H₄與NO₂以體積比為1：1置于10L定容容器中發(fā)生反應(yīng)2N₂H₄（g）+2NO₂（g）?3N₂（g）+4H₂O（l）△H＜0，下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是abd．
a．混合氣體密度保持不變
b.3v_正（NO₂）=2v_逆（N₂）
c．N₂H₄與NO₂體積比保持不變
d．體系壓強(qiáng)保持不變
②在某溫度下，5L密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)部分物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如下表：

物質(zhì)的量/mol 時(shí)間	n （N2H4）	n （NO2）	n （N2）
起始	2.0	3.0	0
第2min	1.5	a	0.75
第4min	1.2	b	1.2
第6min	1.0	c	1.5
第7min	1.0	c	1.5

請(qǐng)畫(huà)出該反應(yīng)中n（NO₂）隨時(shí)間變化曲線，并畫(huà)出在第7min分別升溫、加壓、加催化劑的情況下n（NO₂）隨時(shí)間變化示意圖如圖2．計(jì)算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K（保留2位有效數(shù)字，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．
（3）納米級(jí)Cu₂O具有優(yōu)良的催化性能，制取Cu₂O的方法有：
①加熱條件下用液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂制備納米級(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂．該制法的化學(xué)方程式為4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O．
②用陰離子交換膜控制電解液中OH^-的濃度制備納米Cu₂O，反應(yīng)為2Cu+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，如圖3所示．該電解池的陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)圖表可知HCHO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）+H₂O（g）中反應(yīng)物能量高，生成物能量低，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，然后依據(jù)圖中給出數(shù)據(jù)解答；
②使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，活化能越低，普通分子越容易轉(zhuǎn)化成活化分子，反應(yīng)越容易，反應(yīng)速率越快；
（2）①a．混合氣體密度保持不變，說(shuō)明氣體的質(zhì)量不變，正逆反應(yīng)速率相等；
b．速率之比等于對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以3v_正（NO₂）=2v_正（N₂）；
c．因?yàn)槠鹗紩r(shí)投料量之比為1：1，而且消耗量是1：1，所以N₂H₄與NO₂體積比始終保持不變；
d．體系壓強(qiáng)保持不變，說(shuō)明氣體的量保持不變．
②根據(jù)反應(yīng)方程式2N₂H₄（g）+2NO₂（g）?3N₂（g）+4H₂O，求abc的值然后根據(jù)描點(diǎn)法作圖，根據(jù)三行式來(lái)求平衡常數(shù)；
（3）①根據(jù)“液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂來(lái)制備納米級(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂”來(lái)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
②在電解池的陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）①HCHO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）+H₂O（g）該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H=-（676-158-283）KJ•mol^-1=-235KJ•mol^-1，所以1moL HCHO生成CO的熱化學(xué)方程式為：HCHO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）+H₂O（g）△H=-（676-158-283）KJ•mol^-1=-235KJ•mol^-1，
故答案為：HCHO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）+H₂O（g）△H=-235KJ•mol^-1；
②由圖催化劑使生成HCHO的活化能降低，同時(shí)使生成CO的活化能升高，并且生成HCHO的活化能低于生成CO的活化能，所以有催化劑作用下反應(yīng)，產(chǎn)物中HCHO比率大大提高，故答案為：催化劑使生成HCHO的活化能降低，同時(shí)使生成CO的活化能升高，并且生成HCHO的活化能低于生成CO的活化能；
（2）①a．混合氣體密度保持不變，說(shuō)明氣體的質(zhì)量不變，正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；b．速率之比等于對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以3v_正（NO₂）=2v_正（N₂），達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
c．因?yàn)槠鹗紩r(shí)投料量之比為1：1，而且消耗量是1：1，所以N₂H₄與NO₂體積比始終保持不變，故錯(cuò)誤；
d．體系壓強(qiáng)保持不變，說(shuō)明氣體的量保持不變，達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
故選abd；
②根據(jù)反應(yīng)方程式2N₂H₄（g）+2NO₂（g）?3N₂（g）+4H₂O，第2min時(shí)，n（N₂H₄）=1.5mol，所以變化量為0.5mol，則a=2.5mol，由此可求出b=2.4mol，c=2，而使催化劑平衡不移動(dòng)；升高溫度平衡逆向移動(dòng)，所以二氧化氮的濃度變大；增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，所以二氧化氮的濃度減小，所以圖象為：；平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{3}（{N}_{2}）}{{c}^{2}（{N}_{2}{H}_{4}）•{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{1.5}{5}）^{3}}{（\frac{1}{5}）^{2}×（\frac{2}{5}）^{2}}$=4.2L/mol，
故答案為：；4.2L/mol；
（3）①根據(jù)題目信息：液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂來(lái)制備納米級(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂，得出化學(xué)方程式為：4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O，故答案為：4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；
②在電解池中，當(dāng)陽(yáng)極是活潑電極時(shí)，該電機(jī)本身發(fā)生失電子得還原反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，金屬銅失去電子的電極反應(yīng)為2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O，故答案為：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)和平衡狀態(tài)的判斷、作圖象的問(wèn)題和化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)以及電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，反應(yīng)過(guò)程分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．