【題目】納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而備受關往,下表為制取納米級Cu2O的三種方法:

方法I

用炭粉在高溫條件下還原CuO

方法Ⅱ

電解法,反應為2Cu +H2OCu2O+H2↑。

方法III

用肼(N2H4)還原新制Cu(OH)2

(1)工業(yè)上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ,其原因是反應條件不易控制,若控制不當易生成________________而使Cu2O產(chǎn)率降低

(2)已知:2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s);△H = -akJ·mol-1

C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H = -bkJ·mol-1

Cu(s)+ 1/2O2(g)=CuO(s);△H = -ckJ·mol-1

則方法Ⅰ發(fā)生的反應:2CuO(s)+C(s)= Cu2O(s)+CO(g);△H =_________kJ·mol-1

(3)方法Ⅱ采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度而制備納米Cu2O,裝置如下圖,陽極生成Cu2O,其電極反應式為___________________

(4)方法Ⅲ為加熱條件下用液態(tài)肼(N2H4)還原新制Cu(OH)2來制備納米級Cu2O,同時放出N2。該反應的化學方程式為_________________________。

(5)肼又稱聯(lián)氨,易溶于水,是與氨類似的弱堿,用電離方程式表示肼的水溶液顯堿性的原因___________________

(6)向1L恒容密閉容器中充入0.1molN2H4,在30℃、Ni-Pt催化劑作用下發(fā)生反應N2H4(g) N2(g)+2H2(g),測得混合物體系中, (用y表示)與時間的關系如圖所示。0-4min時間內(nèi)H2的平均生成速率v(H2)= ____ mol/(L·min);該溫度下,反應的平衡常數(shù)=___________________。

【答案】 Cu –(a+b-2c)kJ/mol(寫成+(a-b+2c)kJ/mol也可) 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O 4Cu(OH)2+ N2H42Cu2O + N2↑ + 6H2O N2H4+H2ON2H5++OH- 0.025 0.01

【解析】1)用炭粉在高溫條件下還原CuO制備Cu2O,若溫度控制不當,易將CuO還原為Cu單質(zhì);(2)已知:①2Cus+1/2O2g)=Cu2OsH=-akJmol-1,Cs+1/2O2g)=COgH=-bkJmol-1Cus+1/2O2g)=CuOsH=-ckJmol-1,根據(jù)蓋斯定律:①+-2×③可得2CuOs+Cs)=Cu2Os+COgH=-a+b-2ckJ/mol;(3)在電解池中,當陽極是活潑電極時,該電極本身發(fā)生失電子的反應,在堿性環(huán)境下,金屬銅失去電子的電極反應為2Cu-2e-2OH-=Cu2OH2O;(4)根據(jù)題目信息:液態(tài)肼還原新制CuOH2來制備納米級Cu2O,同時放出N2,得出化學方程式為4Cu(OH)2+ N2H42Cu2O + N2↑ + 6H2O;(5)肼易溶于水,它是與氨類似的弱堿,則電離生成OH-和陽離子,電離方程式為N2H4+H2ON2H5++OH-;(6)設平衡時nN2=a,nH2=2a,nN2H4=0.1 mol-a,則:3a=3.0×0.1 mol-a),a=0.05 mol。υH2=0.05mol×2/(1L×4min)=0.025mol/Lmin),K=c(N2)c2(H2)/c(N2H4)=(0.05÷1)(0.05×2÷1)2/(0.10.05)=0.01。

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序號

實驗操作

預期現(xiàn)象

結(jié)論

取少量樣品于試管中,加入適量蒸餾水,充分振蕩溶解,_________。

有白色沉淀生成

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樣品含NaOH

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