题目内容

11．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：2Cu+H2O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$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，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成Cu而使Cu2O产率降低．
（2）方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体，每生成1g该有毒气体，能量变化a kJ，写出制备反应的热化学方程式2CuO（s）+C（s）=Cu2O（s）+CO（g）△H=+28akJ•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，该电池的阳极生成Cu2O反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O．
（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4Cu（OH）2+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2O+N2↑+6H2O．
（5）方法Ⅲ可以用甲醛稀溶液替代肼，但因反应温度较高而使部分产品颗粒过大，过滤（填操作名称）可分离出颗粒过大的Cu2O．
（6）在相同的密闭容器中，用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验：2H2O（g）$\frac{\underline{\;光照\;}}{Cu_{2}O}$2H2（g）+O2（g）△H＞0水蒸气的浓度（mol•L-1）随时间t（min）变化如下表：
序号温度01020304050
①T10.0500.04920.04860.04820.04800.0480
②T10.0500.04880.04840.04800.04800.0480
③T20.100.0940.0900.0900.0900.090
可以判断：实验①的前20 min的平均反应速率 ν（O2）=3.5×10-5 mol•L-1 min-1；实验温度T1＜T2（填“＞”、“＜”）；催化剂的催化效率：实验①＜实验②（填“＞”、“＜”）．

分析 （1）炭粉在高温条件下还原CuO易生成Cu；
（2）方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体为CO，生成1gCO，能量变化a kJ，则生成1molCO放出28a kJ的热量，据此书写热化学方程式；
（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）在溶液中分离较大颗粒用过滤的方法；
（6）根据反应速率v=$\frac{△c}{△t}$来计算v（H2O），再据速率之比等于化学计量数之比求算v（O2）；根据温度对化学平衡移动的影响知识来回答；催化剂不会引起化学平衡状态的改变，会使反应速率加快．

解答 解：（1）炭粉在高温条件下还原CuO易生成Cu，反应不易控制，
故答案为：Cu；
（2）方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体为CO，生成1gCO，能量变化a kJ，则生成1molCO放出28a kJ的热量，所以该反应的热化学方程式为2CuO（s）+C（s）=Cu2O（s）+CO（g）△H=+28akJ•mol-1 ，
故答案为：2CuO（s）+C（s）=Cu2O（s）+CO（g）△H=+28akJ•mol-1；
（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+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2O+N2↑+6H2O，
故答案为：4Cu（OH）2+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2O+N2↑+6H2O；
（5）在溶液中，有较大的颗粒，用过滤法分离，
故答案为：过滤；
（6）实验①前20min的平均反应速率 v（H2O）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.05mol/L-0.0486mol/L}{20min}$=7×10-5 mol•L-1 min-1，所以v（O2）=$\frac{1}{2}$×7×10-5 mol•L-1 min-1=3.5×10-5 mol•L-1 min-1；实验温度越高达到化学平衡时水蒸气转化率越大，②和③相比，③转化率高所以T2＞T1；催化剂不会引起化学平衡状态的改变，会使反应速率加快，反应②比反应①达到平衡所用时间短，平衡状态相同，反应速率快，所以①＜②，
故答案为：3.5×10-5 mol•L-1 min-1；＜；＜．

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．

练习册系列答案
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正确的操作顺序是（　　）
A．①⑤⑥⑦②④③B．①⑤⑦⑥②④③C．①⑦⑤⑥②④③D．A或B或C
7．100mL 1mol•L-1Al2（SO4）3溶液中，含Al3+0.2mol，含SO42-0.3mol，100mL5mol•L-1的蔗糖溶液中，所含蔗糖分子数与溶液中阴阳离子总数相同．
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（1）工业上为提高稀硫酸浸取效率一般采取的措施是（任意写两种方法）
①粉碎红帘石②提高反应的温度．
（2）浸出液中的阳离子有H+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Mn2+．（填离子符号）
（3）滤渣A中无MnO2原因MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+．
（4）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：
离子Fe3+Fe2+Mn2+Mg2+
开始沉淀的pH2.77.07.89.3
完全沉淀的pH3.79.69.810.8

过程②中加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣B的成分Fe（OH）3．
（5）电解装置如图所示，则溶液中阴离子移动的方向为A→B（填“A→B”或“B→A”）．实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+．
（6）滤渣B经反应④生成高效水处理剂的离子方程式2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O．K2FeO4被誉为高效水处理剂的原因是FeO42-具有强氧化性可以杀菌消毒，还原成Fe3+水解成Fe（OH）3胶体能吸附杂质生成沉淀．
16．实验室制备间硝基苯胺的反应方程式、操作步骤、部分参考数据及装置图如图：
（发烟硝酸是溶有NO2的98%的浓硝酸）
①在圆底烧瓶中加入原料，加热搅拌使充分反应；
②将反应物倒入盛有碎冰的烧杯，待冷却结晶后倾倒出酸液，对剩余混合物进行抽滤；
③将滤出固体溶于甲醇，置于烧瓶中按照图1装置安装，并加入NaHS溶液，加热；
参考数据组分邻硝基苯胺间硝基苯胺对硝基苯胺水甲醇硝基苯
沸点/℃284305.7331.710064.74.75
偶极矩/D4.384.916.331.851.694.75
颜色橙色淡黄色淡黄色无色无色淡黄色
④反应充分后改为蒸馏装置（图2）蒸出溶剂，将残留液体倒入冷水，抽滤洗涤烘干．
已知：偶极矩可表示分子受固定相吸附的能力，越大吸附力越强请回答下列问题：

（1）步骤①中反应前期加热温度如超过95℃，易造成原料损失，故加热方式应为水浴加热；
（2）步骤②中抽滤的同时需用饱和Na2CO3溶液对固体进行洗涤，目的是洗去产物中混有的酸性物质，简述洗涤的操作过程在布氏漏斗中倒入饱和Na2CO3溶液至浸没固体后抽滤，重复若干次；
（3）步骤③装置（图1）中a仪器名称为干燥管，其中填充有碱石灰，作用是吸收挥发出的硝酸、NO2等酸性物质；
（4）关于步骤④装置（图2）相关叙述错误的是BCD；
A．冷凝水流向错误，应为低流进高流出
B．锥形瓶中首先收集到的液体为蒸馏水
C．温度计水银球位置偏低，应在液面以上，紧贴液面以迅速测定气体组分的温度
D．图1、2装置中b、c均有冷凝效果，故步骤④可在图1装置中直接完成蒸馏，无需改为图2装置
（5）最终得到的产品中含有少量邻硝基苯胺、对硝基苯胺以及硝基苯杂质，根据固定相对各组分在流动过程中的吸附能力大小可混合物分离．图3所示为混合物，已知C为间硝基苯胺，写出B的结构简式；
（6）之后该同学设计的提纯装置如图4：在一根底部带有旋塞的玻璃管内装满固定相，将流动相与样品混合后从上端倒入，并持续倒入流动相，一段时间后发现管内出现如图四段黄色色带，则本实验所需收集的产物组分主要集中在色带层② （填编号）上．
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Ksp（BaSO4）=1.0×10-10      Ksp（BaCO3）=2.5×10-9
（1）写出沉淀转化的方程式：BaSO4（s）+Na2CO3 （aq）?BaCO3（s）+Na2SO4（aq），此反应平衡常数K 的值为0.04．
（2）要实现该转化C（CO32-）不低于2.5×10-4 mol/L
（3）必须更换Na2CO3溶液的原因是什么？保证Na2CO3溶液的浓度不低于2.5×10-4mol/L．
20．在恒温恒压下，向密闭容器中充入4mol A和2mol B，发生如下反应：2A（g）+B（g）?2C（g）△H＜0
2min后，反应达到平衡，生成C为1.6mol．则下列分析正确的是（　　）
A．若反应开始时容器体积为2 L，则v（C）=0.4mol•L-1•min-1
B．若该反应在恒温恒容下进行，放出热量将增加
C．若2 min后，向容器中再投入等物质的量A、C，则B的转化率不变
D．若在恒压绝热条件下反应，平衡后n（C）＜1.6mol
1．现有A、B、C三种短周期元素，其原子序数依次递增；A与C的质子数之和为27，最外层电子数之差为5；B元素的内层电子数之和是最外层电子数的5倍．请回答下列问题：
（1）写出C的名称硫．
（2）A、C形成的化合物的电子式为．
（3）A、B最高价氧化物对应的水化物的酸性或碱性由强至弱的顺序是（用化学式表示）NaOH＞Mg（OH）2．
（4）A、C最高价氧化物对应的水化物之间可以发生反应，写出该反应的离子方程式H++OH-=H2O．

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