Question

铜是人类最早使用的金属，被广泛应用于电气、轻工、机械制造和国防工业等．已知Cu₂O与H₂SO₄能发生反应：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O．
（1）为确定某温度下Cu（OH）₂固体的分解产物．称取9.8gCu（OH）₂样品，将该样品在坩埚中加热完全分解，冷却至室温后，测得剩余固体质量为7.6g，该固体的成分为

 

，若将所得固体溶于足量稀硫酸，所得固体质量为

 

g．
（2）科学研究发现Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂．
Ⅰ通过以下四种方法来制备Cu₂O．
a．火法还原：用炭粉在高温条件下还原CuO；
b．用CH₃CHO还原新制电解的Cu（OH）₂；
c．电解法：2Cu+H₂O 

电解  .

 Cu₂O+H₂↑；
d．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．
①该制法的化学方程式为

 

．
②肼性质与氨气相似，易溶于水，可发生如下两步电离过程：
N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-    I
N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆²⁺+OH^-   II
常温下，某浓度N₂H₆C1₂溶液的pH为4，则该溶液中由水电离产生的c（H⁺）为

 

．
已知在相同条件下过程I的进行程度大于N₂H₅⁺的水解程度．常温下，若0.2mol/L N₂H₄溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，则溶液中N₂H₅⁺、Cl^-、OH^-、H⁺离子浓度由大到小的顺序为

 

．
Ⅱ用制得的Cu₂O进行催化分解水的实验．
用以上四种方法制得的Cu₂O在相同条件下分别对水进行催化分解，产生氢气的体积V（H₂）随时间t变化如图所示，则下列说法正确的是

 

．
A．c、d方法制得的Cu₂O催化效率相对较高
B．d方法制得的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、表面活性等有关
D．分解等物质的量的水时，d方法制得的Cu₂O作催化剂所需吸收的能量最低．

Answer 1

分析：（1）根据样品的物质的量，灼烧后铜的质量不变，计算出7.6g固体中铜和氧原子物质的量比值；产生氧化亚铜的同时，会产生氧气，根据氧元素质量守恒，计算出氧化亚铜的物质的量，最后计算出固体铜的质量；
（2）Ⅰ、①根据信息：肼（N₂H₄）还原新制Cu（OH）₂可制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂，利用化合价升降相等配平；
②N₂H₆C1₂类比铵盐，离子水解促进了水的电离，溶液中的氢离子就是水电离的； N₂H₄的电离大于N₂H₅⁺离子的水解；
Ⅱ、根据图示分析，催化效率是a＜b＜c＜d；
催化剂不影响化学平衡；不影响能量变化．

解答：解：（1）9.8gCu（OH）₂样品中氢氧化铜物质的量是0.1mol，灼烧若是生成了氧化铜，质量应该是：0.1mol×80g/mol=8g＞7.6g，故生成产物含有Cu₂O；
生成Cu₂O同时生成了氧气，氧气的质量是：8g-7.6g=0.4g，n（O₂）=0.0125mol；根据关系式2Cu₂O～O₂，n（Cu₂O）=0.0125mol×2=0.025mol，再根据反应
Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O
1           1
n（Cu）=n（Cu₂O）=0.025mol，铜的质量是：0.025mol×64g/mol=1.6g；
故答案为：CuO和Cu₂O； 1.6；
（2）Ⅰ．①肼（N₂H₄）还原新制Cu（OH）₂可制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂，根据化合价变化，肼中N的化合价是-2价，变成氮气，化合价升高2（2-0）=4；铜化合价变化是1价，氢氧化铜计量数是4，肼的是1，观察法配平其它物质，反应化学方程式是：N₂H₄+4Cu（OH）₂=2Cu₂O+N₂+6H₂O；
故答案为：N₂H₄+4Cu（OH）₂=2Cu₂O+N₂+6H₂O；
②N₂H₆C1₂溶液的pH为4，N₂H₆²⁺离子结合了水电离的氢氧根离子，促进了水的电离，溶液中氢离子来自水的电离，故该溶液中由水电离产生的c（H⁺）=10^-PH=1×10^-4mol/L；
0.2mol/L N₂H₄溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，变成了等物质的量的N₂H₅Cl和N₂H₄的混合液，由于N₂H₄的电离大于N₂H₅⁺离子的水解，故溶液中c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-），溶液显示碱性；
故答案为：1×10^-4mol/L；c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
Ⅱ．A、根据图示可知，c、d单位时间产生氢气速率速率快，cd方法制得的Cu₂O催化效率相对较高，故A正确；
B、转化率都是相等的，催化剂不影响转化率，故B错误；
C、催化效果与Cu₂O颗粒的粗细、表面活性等有关，故C正确；
D、分解等物质的量的水时，需吸收的能量相等，故D错误；
故选AC．

点评：本题考查了铜金属及其重要化合物的性质应用，涉及的知识点较多，充分考查了学生的分析、理解信息能力及计算能力，本题难度稍大．