Question

【題目】納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注，下表為制取Cu2O的三種方法：

方法I	用碳粉在高溫條件下還原CuO
方法II	用肼（N2H4）還原新制Cu（OH）2
方法III	電解法，反應(yīng)為2Cu+H2OCu2O+H2↑

（1）已知：2Cu（s）+O2（g）=Cu2O（s）△H=﹣akJmol﹣1

C（s）+O2（g）=CO（g）△H=﹣bkJmol﹣1

Cu（s）+O2（g）=CuO（s）△H=﹣ckJmol﹣1

則方法I發(fā)生的反應(yīng)：2Cu O（s）+C（s）=Cu2O（s）+CO（g）；△H= kJmol﹣1．

（2）工業(yè)上很少用方法I制取Cu2O，是由于方法I反應(yīng)條件不易控制，若控溫不當(dāng)，會降低Cu2O產(chǎn)率，請分析原因： ．

（3）方法II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．

該制法的化學(xué)方程式為 ．

（4）方法III采用離子交換膜控制電解液中OH﹣的濃度而制備納米Cu2O，裝置如圖所示，寫出電極反應(yīng)式

并說明該裝置制備Cu2O的原理 ．

（5）在相同的密閉容器中，用以上兩種方法制得的Cu2O分別進(jìn)行催化分解水的實驗：

2H2O（g）2H2（g）+O2（g）△H＞0，水蒸氣的濃度（mol/L）隨時間t（min）

變化如下表所示．

序號	Cu2O a克	溫度	0	10	20	30	40	50
①	方法II	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	方法III	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	方法III	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

下列敘述正確的是 （填字母代號）．

a．實驗的溫度：T2＜T1

b．實驗①前20min的平均反應(yīng)速率v（O2）=7×10﹣5molL﹣1min﹣1

c．實驗②比實驗①所用的Cu2O催化效率高

d． 實驗①、②、③的化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系：K1=K2＜K3．

Answer 1

【答案】（1）2c﹣a﹣b；（2）若溫度不當(dāng)，會生成Cu；

（3）4Cu（OH）2+N2H42Cu2O+6H2O+N2↑；

（4）陰極電極反應(yīng)：2H++2e﹣=H2↑，c（OH﹣）增大，通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室

陽極電極反應(yīng)：2 Cu﹣2e﹣+2OH﹣=Cu2O+H2O，獲得Cu2O；

（5）cd

【解析】

試題分析：（1）已知：①2Cu（s）+1/2O2（g）=Cu2O（s）；△H=-akJmol-1，

②C（s）+1/2O2（g）=CO（g）；△H=-bkJmol-1，

③Cu（s）+1/2O2（g）=CuO（s）；△H=-ckJmol-1

由蓋斯定律可知，①-③×2+②得2CuO（s）+C（s）=Cu2O（s）+CO（g）；△H=2c-a-bkJmol-1；

（2）在加熱條件下，C與CuO也能生成Cu，所以若溫度不當(dāng)，會生成Cu；

（3）液態(tài)肼（N2H4）還原新制Cu（OH）2來制備納米級Cu2O，同時放出N2，其反應(yīng)的方程式為：4Cu（OH）2+N2H42Cu2O+6H2O+N2↑；

（4）陰極上氫離子得電子生成氫氣，陰極電極反應(yīng)：2H++2e-=H2↑，c（OH-）增大，通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下Cu在陽極失去電子得到Cu2O與H2O，陽極電極反應(yīng)式為：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；

（5）a．實驗溫度越高達(dá)到化學(xué)平衡時水蒸氣轉(zhuǎn)化率越大，②和③相比，③轉(zhuǎn)化率高，所以T2＞T1，故a錯誤；b．實驗①前20min的平均反應(yīng)速率 v（H2）===7×10-5 molL-1 min-1，則v（O2）=1/2v（H2）=3.5×10-5mol/（L．min），故b錯誤；c．②③化學(xué)平衡狀態(tài)未改變，反應(yīng)速率加快，則是加入了催化劑，催化劑的活性越高，速率越快，在相等時間內(nèi)，③中水蒸氣的濃度變化比②快，則實驗②比實驗①所用的Cu2O催化效率高，故c正確；d．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度越高，k越大，由a分析可知，T2＞T1，所以實驗①、②、③的化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系：K1=K2＜K3，故d正確；故答案為cd。