题目内容
（12分）纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料，常用的制备方法有电化学法、湿化学法等。电化学法可用铜棒和石墨作电极，电解Cu(NO3)2稀溶液制备。湿化学法的制备过程为：在KOH溶液中加入一定量的CuSO4溶液，再加入一定量的还原剂——肼（N2H4），加热并保持温度在90℃。检验反应完全后，分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为：4CuSO4 + N2H4 + 8KOH ＝ 2Cu2O + N2↑+ 4K2SO4 + 6H2O
（1）电化学法制备Cu2O时，铜棒做 极，阴极生成Cu2O的电极反应式为 。
（2）湿化学法中，检验纳米Cu2O已经生成的实验方法是 。
（3）湿化学法得到的产品中常含有Cu。称取某产品1.76 g（设仅含Cu2O和Cu），加入足量的稀硝酸，充分反应后得到标准状况下的NO气体224mL，试计算产品中Cu2O的质量分数。
（1）阳极（2分） 2Cu2+ + 2e－+ H2O ="=" Cu2O+2H+ （2分）
（2）丁达尔效应（或详细叙述操作）（2分）
（3）n(Cu2O) · 144mol·L—1 + n(Cu) · 64mol·L—1 ="1.760" g
n(Cu2O) · 2 + n(Cu) · 2 =" 0.224/22.4" mol ·3 （3分）
解得：n(Cu2O)=" 0.01" mol n(Cu)="0.005" mol w(Cu2O) = 0.818（3分）
解析
（15分）纳米级Cu2 O 粉末,由于量子尺寸效应,其具有特殊的光学、电学及光电化学性质,在太阳电池、传感器、超导体、制氢和电致变色、环境中处理有机污染物等方面有着潜在的应用。
Ⅰ．纳米氧化亚铜的制备
（1）四种制取Cu2O的方法如下：
①火法还原。用炭粉在高温条件下还原CuO；
②最新实验研究用肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2可制备纳米级Cu2O，同时放出N2。
已知：N2H4(l)+O2(g)
N2(g)+2H2O(l)
△H=-a
kJ/mol
Cu(OH)2(s)CuO(s)+H2O(l) △H=b kJ/mol
4CuO(s)2Cu2O(s)+O2(g)
△H=c
kJ/mol
则该方法制备Cu2O的热化学方程式为 。
③工业中主要采用电解法：用铜和钛作电极，电解氯化钠和氢氧化钠的混合溶液，电解总方程式为：2Cu+H2O
Cu2O+H2↑，则阳极反应式为：
。
④还可采用Na2SO3还原CuSO4法：将Na2SO3 和CuSO4加入溶解槽中，制成一定浓度的溶液，通入蒸气加热，于100℃~104℃间反应即可制得。写出该反应的化学方程式： 。
Ⅱ．纳米氧化亚铜的应用
（2）用制得的Cu2O进行催化分解水的实验
①一定温度下，在2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入10. 0 mol水蒸气，发生反应：
2H2O(g) 
2H2(g)＋O2(g)
△H＝＋484 kJ·mol－1
T1温度下不同时段产生O2的量见下表：
|
时间/min |
20 |
40 |
60 |
80 |
|
n(O2)/mol |
1.0 |
1.6 |
2.0 |
2.0 |
前20 min的反应速率 v(H2O)＝ ；该该温度下，反应的平衡常数的表达式K＝ ；若T2温度下K＝0.4，T1 T2（填>、<、=）
②右图表示在t1时刻达到平衡后，只改变一个条件又达到平衡的不同时段内，H2的浓度随时间变化的情况，则t1时平衡的移动方向为 ，t2时改变的条件可能为 ；若以K1、K2、K3分别表示t1时刻起改变条件的三个时间段内的平衡常数，t3时刻没有加入或减少体系中的任何物质，则K1、K2、K3的关系为 ；
③用以上四种方法制得的Cu2O在其它条件相同下分别对水催化分解，产生氢气的速率v随时间t变化如图所示。下列叙述正确的是 。
A．方法③、④制得的Cu2O催化效率相对较高
B．方法④制得的Cu2O作催化剂时，水的平衡转化率最高
C．催化效果与Cu2O颗粒的粗细、表面活性等有
D．Cu2O催化水分解时，需要适宜的温度