Question

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	用炭粉在高溫條件下還原CuO
方法Ⅱ	電解法，反應為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：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）在相同的密閉容器中，用以上兩種方法制得的Cu2O分別進行催化分解水的實驗：

水蒸氣的濃度（mol/L）隨時間t(min)變化如下表所示。

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

下列敘述正確的是         （填字母代號）。

A．實驗的溫度T2小于T1

B．實驗①前20 min的平均反應速率v(O2)=7×10-5 mol·L-1 min-1 

C．實驗②比實驗①所用的催化劑催化效率高

 

Answer 1

（1）銅（或Cu）

（2）-（a+b-2c）kJ/mol（或2c–a-b）

（3）2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O

（4）4Cu(OH)2 + N2H42Cu2O + N2↑ + 6H2O  

（5）C

【解析】（1）用炭粉在高溫條件下還原CuO，若控溫不當易生成銅而使Cu2O產(chǎn)率降低；

（2）根據(jù)蓋斯定律，設(shè)三個方程式依次分別為A、B、C，則所求熱化學程式為

A+B-2C，即2CuO（s）+C（s）=Cu2O（s）+CO（g）△H=-(a+b-2c)kJ/mol。

（3）陽極電極反應式是，2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O；

（4）N2H4與Cu(OH)2反應，產(chǎn)物除Cu2O、N2外還有水生成，其方程式為4Cu(OH)2+ N2H42Cu2O + N2↑ + 6H2O  

（5）實驗②③相比，實驗③水蒸氣的起始物質(zhì)的量濃度實驗②的2倍，達平衡物質(zhì)的量濃度卻小于2倍，說明T1到T2平衡向正方向移動，而正反應為吸熱，所以TI到T2是升高溫度，T2大于T1，A錯；根據(jù)反應速率的定義，實驗①前20min的平均反應速率V（H2O）=7×10-5mol/L，所以v(O2)=3.5×10-5mol·L-1 min-1，B錯；實驗②和①相比，達到平衡狀態(tài)相同，但所用時間短，反應速率快，所以實驗②比實驗①所用的催化劑效率高，正確。