Question

纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu₂O的三种方法：

方法Ⅰ	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法Ⅱ	电解法，反应为2Cu+H2O Cu2O+H2↑．
方法Ⅲ	用肼（N2H4）还原新制Cu（OH）2

（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu₂O而很少用方法Ⅰ，其原因是______．
（2）已知：2Cu（s）+O₂（g）=Cu₂O（s）△H=-169kJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol^-1
Cu（s）+O₂（g）=CuO（s）△H=-157kJ?mol^-1
则方法Ⅰ发生的反应：2CuO（s）+C（s）=Cu₂O（s）+CO（g）；△H=______kJ?mol^-1．
（3）方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH^-的浓度而制备纳米Cu₂O，装置如图所示，该电池的阳极反应式为______．
（4）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu（OH）₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂．该制法的化学方程式为______．
（5）在相同的密闭容器中，用以上两种方法制得的Cu₂O分别进行催化分解水的实验：2H₂O（g）2H₂（g）+O₂（g）△H＞0
水蒸气的浓度随时间t变化如下表所示．

序号		0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

下列叙述正确的是______（填字母代号）．
A．实验的温度：T₂＜T₁
B．实验①前20min的平均反应速率 v（H₂）=7×10^-5 mol?L^-1 min^-1
C．实验②比实验①所用的催化剂催化效率高．

Answer 1

解：（1）方法Ⅱ用到的电解法会消耗大量的能源，且反应不易控制，并且方法Ⅲ中，肼做还原剂时会将氧化亚铜还原为金属铜，故答案为：反应不易控制，易还原产生Cu；
（2）根据盖斯定律可以得出反应2CuO（s）+C（s）=Cu₂O（s）+CO（g）可以是2Cu（s）+O₂（g）=2CuO（s），
2CuO（s）=2Cu（s）+O₂（g）以及C（s）+O₂（g）=CO（g）三个反应的和，
所以反应2CuO（s）+C（s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=157kJ?mol^-1×2-110.5kJ?mol^-1-169kJ?mol^-1=34.5kJ?mol^-1，
故答案为：34.5；
（3）在电解池中，当阳极是活泼电极时，该电机本身发生失电子得还原反应，在碱性环境下，金属铜失去电子的电极反应为2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O，故答案为：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O；
（4）根据题目信息：液态肼（N₂H₄）还原新制Cu（OH）₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂，得出化学方程式为：4Cu（OH）₂+N₂H₄2Cu₂O+N₂↑+6H₂O，故答案为：4Cu（OH）₂+N₂H₄2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；
（5）A、实验温度越高达到化学平衡时用的时间越短，②达到平衡用30min，而①则用了40min，所以T₂＞T₁，故A错误；
B、实验①前20min的平均反应速率 v（H₂）===7×10^-5 mol?L^-1 min^-1，故B正确；
C、②③化学平衡状态未改变，反应速率加快，则是加入了催化剂，催化剂的活性越高，速率越快，在相等时间内，③中水蒸气的浓度变化比②快，故C正确．
故选BC．
分析：（1）电解法消耗大量的能源，肼还原时会将氧化亚铜还原为金属铜；
（2）根据盖斯定律来计算反应的焓变；
（3）在电解池的阳极发生失电子得还原反应；
（4）根据“液态肼（N₂H₄）还原新制Cu（OH）₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂”来书写化学方程式；
（5）A、实验温度越高达到化学平衡时用的时间越短；
B、根据反应速率v=来计算；
C、催化剂不会引起化学平衡状态的改变，会使反应速率加快，活性越高，速率越快．
点评：本题是一道有关热化学、电化学以及化学反应速率和反应限度的综合题，考查角度广，难度大．