Question

科学研究发现Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂．
Ⅰ．通过以下四种方法来制备Cu₂O．
a．火法还原：用炭粉在高温条件下还原CuO；
b．用CH₃CHO还原新制的Cu（OH）₂：
c．电解法：2Cu+H₂O

电解  .

Cu₂O+H₂↑；
d．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：2H₂O（g）═2H₂g）+O₂（g）△H=+484kJ/mol．测得不同时段产生O₂的量见下表：

时间/min	20	40	60	80
n（O2）/mol	0.0010	0.0016	0.0020	0.0020

前20min的反应速率 v（H₂O）=

 

；该条件下，反应达平衡时，至少需要吸收的光能为

 

kJ．
（2）用以上四种方法制得的Cu₂O在相同条件下分别对水进行催化分解，产生氢气的体积V（H₂）随时间t变化如图所示，则下列说法正确的是

 

．
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．分解等物质的量的水时，d方法制得的Cu₂O作催化剂所需吸收的能量最低．

Answer 1

考点：浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响

专题：化学反应速率专题

分析：Ⅰ．根据反应物和生成物结合质量守恒书写化学方程式；
Ⅱ．（1）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；
（2）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．用肼（N₂H₄）还原新制Cu（OH）₂可制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂，反应的方程式为4Cu（OH）₂+N₂H₄

△   .

2Cu₂O+N₂+6H₂O，
故答案为：4Cu（OH）₂+N₂H₄

△   .

2Cu₂O+N₂+6H₂O；
Ⅱ．（1）由表中数据可知前20min时v（O₂）=

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；  
（2）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，分解等物质的量的水时，d方法制得的氢气最多，因此Cu₂O作催化剂所需吸收的能量最高，故D错误；
故答案为：AC．

点评：本题考查较为综合，涉及氧化亚铜的制备方案、电解、化学平衡以及反应速率的影响等知识，侧重于学生的分析能力的考查，为高考常见题型，题目难度中等．