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，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成           而使Cu₂O产率降低。

（2）已知：2Cu(s)＋1/2O₂(g)=Cu₂O(s)    △H = -akJ·mol^-1

C(s)＋1/2O₂(g)=CO(g)       △H = -bkJ·mol^-1

Cu(s)＋1/2O₂(g)=CuO(s)     △H = -ckJ·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,该电池的阳极生成Cu₂O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：

    △H >0

水蒸气的浓度（mol/L）随时间t(min)变化如下表所示。

序号	温度	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20 min的平均反应速率 v(O₂)=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

【答案】

（1）铜或Cu

（2）-(a+b-2c)kJ/mol。或2c –a-b（2分） （3分）

（3）2Cu－2e^－＋2OH^－=Cu₂O＋H₂O。（3分）

（4）4Cu(OH)₂ + N₂H₄2Cu₂O + N₂↑ + 6H₂O。（3分）

（5）C（3分）

【解析】

试题分析：（1）用炭粉在高温条件下还原CuO若控温不当易生成铜单质而使Cu₂O产率降低。

（2）根据盖斯定律得所求热化学方程式与已知热化学方程式的关系，设三个已知热化学方程式分别为①②③则所求热化学方程式=①+②-2×③，所以2CuO(s)＋C(s)= Cu₂O(s)＋CO(g)；△H =2c-a-b kJ·mol^-1

(3)阳极发生氧化反应，结合生成的氧化亚铜的化学式，得阳极发生的电极反应方程式为2Cu－2e^－＋2OH^－=Cu₂O＋H₂O

（4）N₂H₄ 与Cu(OH)₂反应，产物除Cu₂O 、N₂外还有水生成，所以化学方程式为4Cu(OH)₂ + N₂H₄2Cu₂O + N₂↑ + 6H₂O。

（5）A、 实验②③相比，实验③的水蒸气的起始浓度是实验②的2倍，但平衡浓度却小于2倍，说明T₁到T₂，平衡正向移动，而正反应为吸热反应，所以T₁到T₂是升高温度，T₂ >T₁,错误；B、根据反应速率的定义式，实验①前20 min的平均反应速率v（H₂O）=7×10^-5 mol·L^-1 min^-1  ，所以v(O₂)=3.5×10^-5 mol·L^-1 min^-1  ，错误；C、实验②与实验①相比，达到的平衡状态相同，但所用时间短，反应速率快，所以实验②比实验①所用的催化剂催化效率高，正确，答案选C。

考点：考查反应产物的判断，盖斯定律的应用，化学方程式的书写，反应速率的计算及平衡移动原理的应用