Question

納米級(jí)Cu₂O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到科學(xué)研究的不斷關(guān)注，下表為制取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(yīng)為2Cu+H2O  電解  .   Cu2O+H2↑
方法Ⅲ	用肼（N2H4）還原新制的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

 

；
（2）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，裝置如圖所示，該電池的陽極反應(yīng)式為

 

；電解一段時(shí)間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，停止電解．通過離子交換膜的陰離子的物質(zhì)的量為

 

mol；（離子交換膜只允許OH^-通過）
（3）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(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；
（4）已知25℃時(shí)，K_sp[Cu（OH）₂]=4×10^-21，該溫度下向0.001mol/L CuCl₂溶液中通入氨氣（體積變化忽略不計(jì)），開始沉淀時(shí)溶液的pH為

 

．（lg5=0.7）

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：電離平衡與溶液的pH專題,電化學(xué)專題

分析：（1）用炭粉在高溫條件下還原CuO容易生成Cu；
（2）在電解池的陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；鈦極是陰極發(fā)生氫離子得電子的還原反應(yīng)，據(jù)此計(jì)算；
（3）根據(jù)“液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂來制備納米級(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂”來書寫化學(xué)方程式；
（4）當(dāng)生成沉淀時(shí)，應(yīng)滿足Qc＞K_SP（Cu（OH）₂），根據(jù)Ksp=（Cu²⁺）×c²（OH^-）計(jì)算該題．

解答： 解：（1）用炭粉在高溫條件下還原CuO容易生成Cu，反應(yīng)不易控制生成Cu₂O，故答案為：反應(yīng)不易控制，易還原產(chǎn)生Cu；
（2）在電解池中，當(dāng)陽極是活潑電極時(shí)，該電極本身發(fā)生失電子的反應(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，鈦極是陰極發(fā)生氫離子得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，則陰極生成氫氣的物質(zhì)的量為：

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，所以消耗氫離子0.01mol，則生成氫氧根離子0.01mol，故通過離子交換膜的陰離子的物質(zhì)的量為0.01mol，
故答案為：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O；0.01；
（3）根據(jù)題目信息：液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂來制備納米級(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂，得出化學(xué)方程式為：4Cu（OH）₂+N₂H₄

△   .

2Cu₂O+N₂↑+6H₂O，
故答案為：4Cu（OH）₂+N₂H₄

△   .

2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；
（4）在0.001mol/L的CuCl₂溶液中不斷加入氨水，Cu²⁺開始沉淀時(shí)，應(yīng)滿足（Cu²⁺）×c²（OH^-）≥Ksp=4×10^-21，c（OH^-）≥

4×10-21 0.001

mol/L=2×10^-9mol/L，
c（H⁺）=

10-14

2×10-9

mol/L=5×10^-6mol/L
pH=6-lg5=5.3，
故答案為：5.3．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及氧化亞銅的制備方案、電解、沉淀溶解平衡，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，題目難度中等．