题目内容
（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
Ⅰ、（1）②4Cu(OH)2(s)+ N2H4(l)
2Cu2O(s)+N2(g)+6H2O(l)
△H=4b+c-a kJ/mol （2分）
③2Cu+2OH-—2e-=Cu2O+H2O（2分）
④2CuSO4+3Na2SO3=Cu2O+3Na2SO4+2SO2↑（2分）
Ⅱ、（2）①5.0×10－2 mol·L－1·min－1 （1分） 
（1分）
>（1分）
②逆向（1分）
增大压强或增大
浓度
（1分） 
（2分）
③ACD（2分）
【解析】Ⅰ、（1）②考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知，②×4+③－①即得到4Cu(OH)2(s)+ N2H4(l)2Cu2O(s)+N2(g)+6H2O(l)，所以反应热△H=（4b+c-a）kJ/mo。
③电解池中阳极失去电子，所以根据总反应式可知，阳极是铜失去电子，被氧化生成氧化亚铜，方程式为2Cu+2OH-—2e-=Cu2O+H2O。
④亚硫酸钠是还原剂，其氧化产物是硫酸钠。硫酸铜是氧化产物，根据电子得失守恒可知，还原产物是氧化亚铜和SO2，所以方程式为2CuSO4+3Na2SO3=Cu2O+3Na2SO4+2SO2↑。
Ⅱ、（2）①前20 min生成氧气是1.0mol，所以消耗水蒸气是2.0mol，所以反应速率是
。平衡常数是在可逆反应达到平衡时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以表达式为K＝。T1时平衡体系中氧气时2mol，氢气是4mol，水蒸气是6mol，因此平衡常数＝
。T2温度下K＝0.4＜4/9，则平衡逆反应方向移动，由于正反应是吸热反应，所以温度是T1大于T2。
②t1时氢气的浓度减小，说明所以向逆反应方向移动。T2时氢气的浓度增大，然后逐渐减小，说明改变的条件是增大压强或增大浓度。t3时刻没有加入或减少体系中的任何物质，由于氢气的浓度逐渐增大，说明改变的条件是升高温度，所以关系为。
③根据图像可知，曲线4的反应速率最快，但催化剂不能改变平衡状态，即不能改变转化率，B是错误的，其余都是正确的，答案选ACD。
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