题目内容

1．科学研究发现纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂．

I．四种制取Cu2O的方法：
a．用炭粉在高温条件下还原CuO制备Cu2O；
b．用葡萄糖还原新制的Cu（OH）2制备Cu2O；
c．电解法制备Cu2O，装置如图1；
d．湿化学法：加热条件下用液态肼（N2H4）还原新制Cu（OH）2
可制备纳米级Cu2O，同时放出N2．
（1）方法c通过阳极氧化制得Cu2O，写出阳极的电极反应式2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O．
（2）方法d的化学方程式为N2H4+4Cu（OH）2=2Cu2O+N2↑+6H2O，检验纳米Cu2O（粒子大小约几十纳米）已经生成的实验方法是丁达尔效应．
（3）方法d得到的产品中常含有Cu2O称取某产品3.52g（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448mL，则产品中Cu2O的质量分数为81.8%．
Ⅱ．用制得的Cu2O进行催化分解水的实验
（4）一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气，发生反应：
2H2O（g）$?_{Cu_{2}O}^{光照}$2H2（g）+O2（g）△H═+484KJ•mol-1
不同时段产生O2的物质的量见下表：
时间/min20406080
N（O2）/mol0.00100.00160.00200.0020
前20min的反应平均速率v（H2O）=5.0×10-5 mol．L-1．min -1，达平衡时，至少需要吸收的光能为0.968kJ．
（5）用以上四种方法制得的Cu2O在某相同条件下分别对水催化分解，产生氢气的体积V（H2）随时间t变化如图2．
下列叙述正确的是ACD（填字母代号）．
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．Cu2O催化水分解时，需要适宜的温度．

分析 I．（1）电解时Cu在阳极失电子生成Cu2O；
（2）加热条件下，N2H4与新制Cu（OH）2反应生成Cu2O、N2和水；纳米级Cu2O在水中能发生丁达尔效应；
（3）设含铜的物质的量为xmol，氧化亚铜的物质的量为ymol，根据质量关系和电子守恒列式计算出铜的物质的量，再计算出铜的质量分数；
Ⅱ．（4）根据化学反应速率之比等于计算数之比计算反应速率，达平衡时，生成氧气0.002mol，根据热化学方程式计算；
（5）根据图象曲线的变化趋势判断，曲线斜率越大，反应速率越大，温度升高，斜率逐渐减小，以此解答．

解答 解：I．（1）电解时Cu在阳极失电子生成Cu2O，电极方程式为2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O，故答案为：2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O；
（2）加热条件下，N2H4与新制Cu（OH）2反应生成Cu2O、N2和水，其反应的化学方程式为：N2H4+4Cu（OH）2=2Cu2O+N2↑+6H2O；纳米Cu2O在水溶液中形成胶体，可以根据溶液是否具有丁达尔效应，检验是否生成纳米Cu2O；
故答案为：N2H4+4Cu（OH）2=2Cu2O+N2↑+6H2O；丁达尔效应；
（3）标准状况下的NO气体148mL，则NO的物质的量为：$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol
设含铜的物质的量为xmol，氧化亚铜的物质的量为ymol，
64x+144y=3.52g，
2x+2y=0.02×3，
解得x=0.01mol，y=0.02mol，
w（Cu2O）=$\frac{0.02mol×144g/mol}{3.52g}$×100%=81.8%；
故答案为：81.8%；
Ⅱ．（4）由表中数据可知前20min时v（O2）=$\frac{\frac{0.0010mol}{2L}}{20min}$=2.5×10-5 mol．L-1．min -1，
则v（H2O）=2v（O2）=5.0×10-5 mol．L-1．min -1，达平衡时，生成氧气0.002mol，至少需要吸收的光能为0.002mol×484kJ•mol-1=0.968kJ，
故答案为：5.0×10-5 mol．L-1．min -1；0.968；
（5）A．c、d曲线斜率较大，说明反应速率较大，则c、d方法制得的Cu2O催化效率相对较高，故A正确；
B．催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，故B错误；
C．用不同的方法制备的氧化亚铜的颗粒大小不同，由图象可知催化效果不同，则催化效果与Cu2O颗粒的粗细、表面活性等有关，故C正确；
D．温度升高，斜率逐渐减小，说明Cu2O催化水分解时，需要适宜的温度，故D正确；
故答案为：ACD．

点评 本题考查较为综合，涉及氧化亚铜的制备、反应速率的计算、化学平衡移动、电解原理的应用等，侧重于学生的分析能力、对基础知识的应用能力和计算能力的考查，注意把握电极方程式的书写，难度中等．

练习册系列答案
相关题目

下列装置或操作不能达到实验目的的是

某强碱性溶液中可能含有的离子是K＋、NH、Al3＋、AlO、SO、SiO、CO、Cl－中的某几种离子，现进行如下实验：

①取少量的溶液用硝酸酸化后，加Ba（NO3）2溶液，无沉淀生成；

②另取少量溶液加入盐酸，其现象是：一段时间保持原样后，开始产生沉淀并逐渐增多，沉淀量基本不变后产生一种气体，最后沉淀逐渐减少至消失。

（1）原溶液中肯定存在的离子是，肯定不存在的离子是。

（2）已知一定量的原溶液中加入5mL0．2mol/L盐酸时，沉淀会完全消失，加入足量的硝酸银溶液可得到沉淀0．187g，则原溶液中是否含有Cl－ ？。

（3）按照反应顺序逐步书写出②中发生反应的离子反应方程式

①H＋＋OH－＝H2O②

③

④HCO3－＋H＋＝H2O＋CO2↑

⑤

下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是

A．用KIO3氧化酸性溶液中的KI:5I－＋IO＋3H2O＝3I2＋6OH－

B．向NH4HCO3溶液中加过量的NaOH溶液并加热：NH＋OH－?NH3↑＋H2O

C．将过量SO2通入冷氨水中：SO2＋NH3·H2O＝HSO＋NH

D．用稀硝酸洗涤试管内壁的银镜：Ag＋2H＋＋NO＝Ag＋＋NO↑＋H2O

为了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌的条件下加入一种试剂，过滤后再加入适量的盐酸，这种试剂是

A．NH3·H2O

B．NaOH

C．Na2CO3

D．MgCO3
6．作为汽车动力燃料的汽油，其主要成份是异辛烷，其结构简式如图下列各式可以肯定与上述异辛烷互称为同系物的是（　　）
A．C2H4B．C8H18C．C7H16D．C6H12
13．如表是三种物质的溶解度（20℃），下列说法正确的是（　　）
物质MgCl2Mg（OH）2MgCO3
溶解度（g/100g）740.000840.01
A．已知MgCO3的K=6.82×10-6moL-2•L-2则所含有固体MgCO3的溶液中，都有c（Mg2+）=c（CO32-），且c（Mg2+）•c（CO32-）=6.82×10-6moL2-•L-2
B．将表中三种物质与水混合，加热、灼烧，最终的固体产物相同
C．除去粗盐中含有的MgCl2杂质，最佳除杂试剂为Na2CO3
D．用石灰水处理含有Mg2+和HCO3的硬水，发生的离子反应的方程式为Mg2++2HCO3+Ca2+2OH═CaCO3↓+MgCO3↓+2H2O
10．在下列反应中：
A．2F2+2H2O═4HF+O2
B．2Na+2H2O═2NaOH+H2↑
C．CaO+H2O═Ca（OH）2
D．2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑
（1）水只作氧化剂的是B（填字母序号，下同），水只作还原剂的是A，水既作氧化剂又作还原剂的是D，水既不作氧化剂又不作还原剂的是C．
（2）用双线桥法表示D反应中电子转移情况．
11．两个容积相同的容器，一个盛有NO，另一个盛有N2和O2，在标准状况下，两容器内的气体不一定相同的是（　　）
A．原子总数B．物质的量C．分子总数D．质量

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网