Question

纳米级Cu₂O具有特殊的光学、电学及光电化学性质，在太阳能电池、传感器、超导体等方面有着潜在的应用，研究制备纳米氧化亚铜的方法已成为当前的热点研究之一．已知：亚铜化台物在酸性溶液中可歧化为Cu和Cu²⁺．
方法一：在新制Cu（OH）₂浊液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，监色沉淀逐渐转化为砖红色，同时产生无色无味的气体．
（1）指出N₂H₄?H₂O在反应中的作用：

 

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（2）写出上述制各过程中的总反应方程式：

 

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（3）用甲醛稀溶液代替N₂H₄?H₂O水溶液也可以实现上述转化，但需水温较高，且往往会生成极少量颗粒较大的Cu₂O，写出甲醛的电子式：

 

；用

 

的方法可分离出颗粒过大的Cu₂O．
方法二：以铜作阳极，石墨作阴极电解．已知：①铜作阳极时，铜先被氧化生成Cu⁺，后Cu⁺继续氧化生成Cu²⁺②在碱性溶液中CuCl浊液易转化为Cu₂O．
（4）以NaOH溶液作为电解质溶液时需添加NaCl，其目的是：

 

；写出阳极反应方程式

 

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（5）写出在碱性溶液中CuCl浊液转化为Cu₂O的离子方程式：

 

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（6）这样制得的Cu₂O中往往宙有CuCl，请设计实验证明CuCl的存在：

 

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Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质,电解原理

专题：电化学专题,元素及其化合物

分析：（1）Cu（OH）₂变为砖红色物质为Cu₂O，化合价降低，判断N₂H₄?H₂O在反应中的作用；
（2）根据“在新制Cu（OH）₂浊液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，同时产生无色无味的气体”判断反应物、生成物，然后写出反应的化学方程式；
（3）甲醛分子中碳原子和氧原子之间有两个共用电子对；不溶性的固体与溶液的分离为过滤；
（4）Cu⁺易被氧化，添加NaCl是为了使Cu⁺生成CuCl沉淀；电解池中阳极发生氧化反应，铜失去1个电子与氯离子结合生成氯化亚铜沉淀，据此写出阳极反应方程式；
（5）确定反应物CuCl、OH^-和生成物Cu₂O，再判断其它的生成物；
（6）检验Cu₂O中含有CuCl，可以通过检验氯离子的方法进行判断．

解答： 解：（1）Cu（OH）₂变为砖红色物质为Cu₂O，化合价降低，判断N₂H₄?H₂O在反应中化合价升高，作用为还原剂；故答案为：还原剂；
（2）在新制Cu（OH）₂浊液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，即氢氧化铜沉淀转化成氧化亚铜；同时产生无色无味的气体，根据化合价变化，铜离子化合价降低被还原，能够被氧化生成无色无味的气体可能为N、O元素，由于氧气具有氧化性，不可能生成氧化亚铜，所以该气体只能是氮气，根据化合价升降法配平，反应的化学方程式为：4Cu（OH）₂+N₂H₄?H₂O=2Cu₂O+N₂+7H₂O，
故答案为：4Cu（OH）₂+N₂H₄?H₂O=2Cu₂O+N₂+7H₂O；
（3）甲醛分子中碳原子和氧原子之间有两个共用电子对形成碳氧双键，电子式为：；不溶性的固体与溶液的分离为过滤，故答案为：； 过滤；
（4）Cu⁺易被氧化，添加NaCl是为了使Cu⁺生成CuCl沉淀；铜作阳极，石墨作阴极，在含有NaOH的NaCl水溶液中电解，在阳极生成难溶CuCl，阳极电极反应式为：Cu+Cl^--e^-=CuCl，
故答案为：生成CuCl沉淀，防止被氧化成Cu²⁺；Cu+Cl^--e^-=CuCl；
（5）确定反应物CuCl、OH^-和生成物Cu₂O，判断其它的生成物为水，然后书写方程为：2CuCl+2OH^-=Cu₂O+H₂O+2Cl^-，故答案为：2CuCl+2OH^-=Cu₂O+H₂O+2Cl^-；
（6）得的Cu₂O中往往含有CuCl，可以通过检验混合物中是否含有氯离子的方法来检验是否含有CuCl，检验方法为：取试样少量于试管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸银溶液，若生成沉淀，则含有CuCl，若无明显现象，则无CuCl，
故答案为：取试样少量于试管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸银溶液，若生成沉淀，则含有CuCl，若无明显现象，则无CuCl．

点评：本题考查了电解原理、电子式书写、弱电解质的电离平衡等知识，题目难度较大，涉及了较多的离子方程式、化学方程式的书写，注意掌握电解原理，能够正确判断电极反应．