33.(17分)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
(1)火法还原。用炭粉在高温条件下还原CuO;
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(3)电解法。反应为2Cu + H2O === Cu2O + H2↑。则阳极产物是 ;
(4)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。该制法的化学方程式为 。
Ⅱ.用制得的Cu2O进行催化分解水的实验
(1)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:
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时间/min |
20 |
40 |
60 |
80 |
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n(O2)/mol |
0.0010 |
0.0016 |
0.0020 |
0.0020 |
2H2O(g)
2H2(g)+O2(g);△H = +484kJ·mol-1,不同时段产生O2的量见下表:
计算:
前20min的反应速率 v(H2O)= ;该反应的平衡常数表达式K = ;达平衡时,至少需要吸收的光能为 kJ。
(2)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,产生氢气的速率v随时间t变化如图所示。下列叙述正确的是 。
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.Cu2O催化水分解时,需要适宜的温度
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