Question

（14分）納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關注，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：2Cu＋H2O Cu2O＋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，若控溫不當易生成 而使Cu2O產(chǎn)率降低。

（2）已知：C（s）+O2（g）=CO2（g） △H=akJ·mol—1；

2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） △H=bkJ·mol—1；

2Cu2O（s）+O2（g）=4CuO（s） △H=ckJ·mol—1．

方法Ⅰ制備過程會產(chǎn)生有毒氣體，寫出制備反應的熱化學方程式 。

（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，裝置如圖所示，該電池的陽極生成Cu2O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。該制法的化學方程式為 。

（5）方法Ⅲ可以用甲醛稀溶液替代肼，但因反應溫度較高而使部分產(chǎn)品顆粒過大， （填操作名稱）可分離出顆粒過大的Cu2O。

（6）在相同的密閉容器中，用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的Cu2O分別進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－1）隨時間t （min）變化如下表：

序號	溫度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0．050	0．0492	0．0486	0．0482	0．0480	0．0480
②	T1	0．050	0．0488	0．0484	0．0480	0．0480	0．0480
③	T2	0．10	0．094	0．090	0．090	0．090	0．090

可以判斷：實驗①的前20 min的平均反應速率 ν（O2）＝ ；實驗溫度T1 T2（填“>”、“<”）；催化劑的催化效率：實驗① 實驗②（填“>”、“<”）。

Answer 1

（1）銅或Cu（1分） （2）2CuO（s）＋C（s）＝Cu2O（s）＋CO（g） ΔH＝1/2（2a—b—c） kJ·mol－1（2分） （3）2Cu－2e－＋2OH－＝Cu2O＋H2O（2分）

（4）4Cu（OH）2＋N2H42Cu2O＋N2↑＋6H2O（3分）

（5）過濾（2分） （6）3．5×10-5 mol·L-1 min-1（2分） <（1分） <（1分）

【解析】

試題分析：（1）碳在高溫下還有氧化銅也可能生成銅而使Cu2O產(chǎn)率降低。

（2）方法Ⅰ制備過程會產(chǎn)生有毒氣體，該氣體是CO。已知：① C（s）+O2（g）=CO2（g） △H=akJ·mol—1；②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） △H=bkJ·mol—1；③2Cu2O（s）+O2（g）=4CuO（s） △H=ckJ·mol—1，則根據(jù)蓋斯定律可可知（2×①—②—③）÷2即得到2CuO（s）＋C（s）＝Cu2O（s）＋CO（g） ΔH＝1/2（2a—b—c） kJ·mol－1。

（3）電解池中陽極失去電子，銅與電源的正極相連，做陽極，則陽極電極反應式為2Cu－2e－＋2OH－＝Cu2O＋H2O。

（4）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。其中氮元素化合價從—2價升高到0價，銅元素化合價從＋2價降低到＋1價，因此根據(jù)電子得失守恒可知該制法的化學方程式為4Cu（OH）2＋N2H42Cu2O＋N2↑＋6H2O。

（5）顆粒過大，則可以通過過濾的方法分離。

（6）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知前20 min內消耗水蒸氣的濃度是0.050mol/L—0.0486mol/L＝0.0014mol/L，則根據(jù)方程式可知生成氧氣的濃度是0.0007mol/L，則平均反應速率 ν（O2）＝0.0007mol/L÷20min＝3．5×10-5 mol·L-1 min-1。根據(jù)實驗②③中數(shù)據(jù)可知平衡甲醇的濃度分別是0.048mol/L、0.090mol/L，則消耗甲醇的濃度分別是0.002mol/L、0.01mol/L，則生成為的濃度分別均是0.002mol/L、0.01mol/L，所以平衡常數(shù)分別是、，這說明溫度為T2時平衡常數(shù)大。由于正方應是吸熱反應，升高溫度平衡常數(shù)增大，所以T1＜T2。實驗①、②值起始濃度相等，但到達平衡的時間實驗②小于實驗①，則催化劑的催化效率：實驗①＜實驗②。

考點：考查考查蓋斯定律應用、外界條件對平衡狀態(tài)影響、反應速率計算以及電化學原理應用等