Question

【題目】利用銅—氯熱化學循環可制取氫氣，主要流程如下：

回答下列問題：

(1)圖中屬于氧化還原反應的是__________(填序號)。

(2)已知25℃時，Ksp(CuOH)=2.0×10-15，Ksp(CuC1)=1.0×10-6，則反應CuC1(s)+H2O(1)CuOH(s)+Cl-(aq)+H+(aq)的平衡常數K=___________(填數值)。

(3)已知：

Cl2(g)+H2O(g)==2HCl(g)+1／2O2(g) △H1

2CuCl(s)+2HCl(g)==2CuCl2(s)+H2(g) △H2

Cl2(g)+2CuCl(l)==2CuCl2(s) △H3

CuC1(l)==CuC1(s) △H4

則反應H2O(g)==H2(g)+1／2O2(g) △H=_______(用△H1、△H2、△H3、△H4表示)。

(4)反應Ⅱ若在水溶液中進行可用惰性電極電解實現，其裝置如下圖所示。陽極的電極反應式為____________________；電解過程中陽極周圍溶液的pH__________(填“升高”或“降低”)。

(5)反應I是可逆反應，工業上也常用該反應生成的HC1制取氯氣，反應為4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，在不同起始投料比m下，HC1平衡轉化率隨溫度的變化關系如下圖所示：

①該反應的正反應為___________熱反應(填“放”或“吸”)。

②圖中m2________m1(填“>”或“<”)。

③p kPa下，A點對應溫度下反應的平衡常數Kp=________kPa-1(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數，列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】 I、II、III 5×10-6 △H1+△H2-△H3+2△H4 CuCl-e-=Cu2++Cl- 升高 放 >

【解析】（1）Ⅳ是物理變化，其余三個反應中均涉及元素化合價的變化，故反應I、II、III均是氧化還原反應；（2）K=c(H+)c(Cl-)===5×10-6；（3）由I+II-III+2Ⅳ可得反應H2O(g)==H2(g)+1／2O2(g)，根據蓋斯定律可得：△H=△H 1+△H2-△H3+2△H4；（4）陽極上CuCl被氧化為CuCl2，反應的電極反應式為：CuCl-e-=Cu2++Cl-；陰極上H+得到電子生成H2，由于H+透過質子交換膜，故陽極周圍溶液的PH升高；（5）①根據圖中信息可知，溫度升高，HC1平衡轉化率降低，則平衡向逆反應方向移動，逆反應方向為吸熱反應，則該反應的正反應為放熱反應；②當氧氣一定時，HC1投入比越大，HC1平衡轉化率越低，故圖中m2>m1；③ 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)

起始時的物質的量/mol 4a a 0 0

轉化的物質的量/mol 3.6a 0.9a 1.8a 1.8a

平衡時的物質的量/mol 0.4a 0.1a 1.8a 1.8a

總物質的量為0.4a+0.1a+1.8a+1.8a=4.1a，HCl、O2、Cl2及H2O（g）的物質的量分數分別為、、、。K===kPa-1。