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的四种方法：

方法a	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法b	用葡萄糖还原新制的Cu（OH）2制备Cu2O；
方法c	电解法，反应为2Cu+H2O    电解  .   Cu2O+H2↑．
方法d	用肼（N2H4）还原新制的Cu（OH）2

（1）已知：2Cu（s）+

1

2

O₂（g）=Cu₂O（s）；△H=-169kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ?mol^-1
Cu（s）+

1

2

O₂（g）=CuO（s）；△H=-157kJ?mol^-1 则方法a发生的热化学方程式是：

 

（2）方法c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：该电池的阳极反应式为

 

，钛极附近的pH值

 

   （增大、减小、不变）
（3）方法d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

 

（4）在相同的密闭容器中，用以上方法制得的三种Cu2O分别进行催化分解水的实验：2H₂O（g）

光照

Cu2O

2H₂O（g）+O₂（g）△H＞0．水蒸气的浓度随时间t变化如表所示．

序号		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）．
A．实验的温度：T₂＜T₁        
B．实验②比实验①所用的催化剂催化效率高
C．实验①前20min的平均反应速率 v（H₂）=7×10^-5 mol?L^-1 min^-1．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算,电解原理

专题：

分析：（1）根据盖斯定律结合热化学方程式的书写方法来书写；
（2）在电解池的阳极发生失电子的氧化反应；钛极是阴极发生氢离子得电子的还原反应，据此分析附近pH值变化；
（3）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；
（4）A、根据温度对化学平衡移动的影响知识来回答；
B、催化剂不会引起化学平衡状态的改变，会使反应速率加快，活性越高，速率越快；
C、根据反应速率v=

△c

△t

来计算．

解答： 解：（1）已知：①2Cu（s）+

1

2

O₂（g）=Cu₂O（s）；△H=-169kJ?mol^-1，
②C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ?mol^-1，
③Cu（s）+

1

2

O₂（g）═CuO（s）△H=-157kJ?mol^-1
用炭粉在高温条件下还原CuO制取Cu₂O和CO的化学方程式为C（s）+2CuO （s）=Cu₂O（s）+CO（g）
该反应可以是②-③×2-

1

2

×①，反应的焓变是-110.5kJ?mol^-1-（-157kJ?mol^-1×2）-

1

2

×（-169kJ?mol^-1）=34.5kJ?mol^-1，
故答案为：C（s）+2CuO （s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=+34.5kJ?mol^-1；
（2）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，钛极是阴极发生氢离子得电子的还原反应，所以消耗氢离子，则PH值增大，故答案为：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O；增大；
（3）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

△   .

2Cu₂O+N₂↑+6H₂O，故答案为：4Cu（OH）₂+N₂H₄

△   .

2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；
（4）A、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，故A错误；
B、①②化学平衡状态未改变，反应速率加快，则是加入了催化剂，催化剂的活性越高，速率越快，在相等时间内，②中水蒸气的浓度变化比①快，故B正确；
C、实验①前20min的平均反应速率 v（H₂）=

△c

△t

=

0.05mol/L-0.0486mol/L

20min

=7×10^-5 mol?L^-1 min^-1，故C正确；
故选BC．

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．