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的四種方法：

方法a	用炭粉在高溫條件下還原CuO
方法b	用葡萄糖還原新制的Cu（OH）2制備Cu2O；
方法c	電解法，反應(yīng)為2Cu+H2O    電解  .   Cu2O+H2↑．
方法d	用肼（N2H4）還原新制的Cu（OH）2

（1）已知：2Cu（s）+

1

2

O₂（g）=Cu₂O（s）；△H=-169kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ?mol^-1
Cu（s）+

1

2

O₂（g）=CuO（s）；△H=-157kJ?mol^-1 則方法a發(fā)生的熱化學(xué)方程式是：

 

（2）方法c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

 

，鈦極附近的pH值

 

   （增大、減小、不變）
（3）方法d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(shí)放出N₂．該制法的化學(xué)方程式為

 

（4）在相同的密閉容器中，用以上方法制得的三種Cu2O分別進(jìn)行催化分解水的實(shí)驗(yàn)：2H₂O（g）

光照

Cu2O

2H₂O（g）+O₂（g）△H＞0．水蒸氣的濃度隨時(shí)間t變化如表所示．

序號		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）．
A．實(shí)驗(yàn)的溫度：T₂＜T₁        
B．實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①所用的催化劑催化效率高
C．實(shí)驗(yàn)①前20min的平均反應(yīng)速率 v（H₂）=7×10^-5 mol?L^-1 min^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算,電解原理

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫方法來書寫；
（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)此分析附近pH值變化；
（3）根據(jù)“液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂來制備納米級Cu₂O，同時(shí)放出N₂”來書寫化學(xué)方程式；
（4）A、根據(jù)溫度對化學(xué)平衡移動(dòng)的影響知識來回答；
B、催化劑不會引起化學(xué)平衡狀態(tài)的改變，會使反應(yīng)速率加快，活性越高，速率越快；
C、根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

來計(jì)算．

解答： 解：（1）已知：①2Cu（s）+

1

2

O₂（g）=Cu₂O（s）；△H=-169kJ?mol^-1，
②C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ?mol^-1，
③Cu（s）+

1

2

O₂（g）═CuO（s）△H=-157kJ?mol^-1
用炭粉在高溫條件下還原CuO制取Cu₂O和CO的化學(xué)方程式為C（s）+2CuO （s）=Cu₂O（s）+CO（g）
該反應(yīng)可以是②-③×2-

1

2

×①，反應(yīng)的焓變是-110.5kJ?mol^-1-（-157kJ?mol^-1×2）-

1

2

×（-169kJ?mol^-1）=34.5kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+2CuO （s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=+34.5kJ?mol^-1；
（2）在電解池中，當(dāng)陽極是活潑電極時(shí)，該電機(jī)本身發(fā)生失電子得還原反應(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)，所以消耗氫離子，則PH值增大，故答案為：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O；增大；
（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）A、實(shí)驗(yàn)溫度越高達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)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(cuò)誤；
B、①②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(shí)間內(nèi)，②中水蒸氣的濃度變化比①快，故B正確；
C、實(shí)驗(yàn)①前20min的平均反應(yīng)速率 v（H₂）=

△c

△t

=

0.05mol/L-0.0486mol/L

20min

=7×10^-5 mol?L^-1 min^-1，故C正確；
故選BC．

點(diǎn)評：本題是一道有關(guān)熱化學(xué)、電化學(xué)以及化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)限度的綜合題，考查角度廣，難度大．