Question

9．纳米级Cu₂O是优良的催化剂和半导体材料，工业上常用下列方法制备Cu2O．
①热还原法：加热条件下，用液态肼（N₂H₄）还原新制的Cu（OH）₂制备Cu₂O，同时放出N₂．
②电解法：以甲醇燃料电池为电源，用电解法制备Cu₂O的装置如图所示：

（1）写出反应①的化学方程式：4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2Cu₂O+6H₂O．
（2）气体A的化学式为O₂．
（3）电解池中，阳极的电极反应式为2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O．
（4）电解一段时间后，欲使阴极室溶液恢复原来组成，应向其中补充一定量的H₂O  （填化学式）．

Answer 1

分析 本题探究热还原法、电解法制备Cu₂O的原理，其中热还原法是加热条件下，利用液态肼（N₂H₄）还原新制的Cu（OH）₂制备Cu₂0，同时先是氮气；电解法是利用氢氧燃料电池用铜作阳极电解氢氧化钠溶液制得Cu₂0，同时还考查了有关电化学理论，如电极反应式及电极的判断等；
（1）在加热条件下，用液态肼（N₂H₄）还原新制的Cu（OH）₂制备Cu₂0，同时放出N₂，结合质量守恒定律和氧化还原反应可写出此反应的化学方程式；
（2）电解池中铜为阳极，A为原电池的正极；
（3）电解池的阳极是铜电极被氧化，可根据阳极周围的碱性环境及电解产物来书写电极反应式；
（4）电解池中发生的总反应式为2Cu+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，根据电解什么补什么的原则，可知需要补充的物质．

解答 解：（1）根据反应物N₂H₄和Cu（OH）₂，生成物是Cu₂O、H₂O和N₂，可得化学方程式为4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2Cu₂O+6H₂O，
故答案为：4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2Cu₂O+6H₂O；
（2）燃料电池通氧气的极为正极，连接电解池阳极（铜电极）的极为正确，可知气体A为氧气，故答案为：O₂；
（3）电解池阳极是铜被氧化，电极反应式为2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O，故答案为：2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O；
（4）电解池内发生的总反应式为2Cu+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，可知需要补充的物质是水，故答案为：H₂O．

点评 本题考查氧化还原反应原理、电化学理论等，题目难度中等，明确反应过程是解题的关键，注意在学习中归纳总结．