Question

纳米级Cu₂O具有特殊的光学，电学及光电化学性质，在太阳能电池、传感器、超导体等方面有着潜在的应用，因此研究制备纳米氧化亚铜的方法就成为当前的研究热点之一，亚铜化合物在酸性溶液中可歧化为Cu和Cu²⁺．
方法一：在新制Cu（OH）₂浊液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，同时产生无色无味的气体．
（1）写出H₂N-NH₂的电子式：

 

；
（2）N₂H₄?H₂O水溶液中存在N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺、H⁺等阳离子，其中N+H₅⁺含量较高，用电离方程式表示N₂H₄?H₂O水溶液显碱性的原因：

 

；
（3）写出上述制备过程中的总反应方程式：

 

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方法二：铜作阳极，石墨作阴极，在含有NaOH的NaCl水溶液中电解，在阳极生成难溶CuCl，该物质水解转化为Cu₂O．
（4）写出阳极反应方程式：

 

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（5）写出上述电解法制Cu₂O的总反应方程式：

 

；
（6）这样制得的Cu₂O中往往含有CuCl，请设计实验证明CuCl的存在：

 

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Answer 1

考点：电解原理,电子式,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）为共价化合物，根据共价化合物电子式的表示方法进行解答；
（2）N₂H₄?H₂O水溶液中存在N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺、H⁺等阳离子，且N₂H₅⁺的含量最高，说明N₂H₄?H₂O为二元弱碱，能够电离出氢氧根离子，据此写出电离方程式；
（3）根据“在新制Cu（OH）₂浊液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，同时产生无色无味的气体”判断反应物、生成物，然后写出反应的化学方程式；
（4）电解池中阳极发生氧化反应，铜失去1个电子与氯离子结合生成氯化亚铜沉淀，据此写出阳极反应方程式；
（5）写出电解生成氯化亚铜的方程式和氯化亚铜水解生成氧化亚铜的方程式，然后两个方程式结合形成 总反应方程式；
（6）检验Cu₂O中含有CuCl，可以通过检验氯离子的方法进行判断．

解答： 解：（1）H₂N-NH₂的分子中存在6个氮氢共价键和1个氮氮共价键，其电子式为：，
故答案为：；
（2）根据题中信息可知，N₂H₄?H₂O为二元弱碱，在溶液中能够分步电离出氢氧根离子，其电离方程式为：N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆⁺+OH^-，
故答案为：N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-、N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆⁺+OH^-；
（3）在新制Cu（OH）₂浊液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，即氢氧化铜沉淀转化成氧化亚铜；同时产生无色无味的气体，根据化合价变化，铜离子化合价降低被还原，能够被氧化生成无色无味的气体可能为N、O元素，由于氧气具有氧化性，不可能生成氧化亚铜，所以该气体只能是氮气，根据化合价升降法配平，反应的化学方程式为：4Cu（OH）₂+N₂H₄?H₂O=2Cu₂O+N₂+7H₂O，
故答案为：4Cu（OH）₂+N₂H₄?H₂O=2Cu₂O+N₂+7H₂O；
（4）铜作阳极，石墨作阴极，在含有NaOH的NaCl水溶液中电解，在阳极生成难溶CuCl，阳极电极反应式为：Cu+Cl^--e^-=CuCl，
故答案为：Cu+Cl^--e^-=CuCl；
（5）电解生成CuCl的方程式为：2Cu+2H₂O+2NaCl=2CuCl+2NaOH+H₂↑，CuCl在碱性条件下水解的化学方程式为：2CuCl+2NaOH=Cu₂O+H₂O+2NaCl，据此可得总反应方程式为：2Cu+H₂O=Cu₂O+H₂↑，
故答案为：2Cu+H₂O=Cu₂O+H₂↑；
（6）得的Cu₂O中往往含有CuCl，可以通过检验混合物中是否含有氯离子的方法来检验是否含有CuCl，检验方法为：取试样少量于试管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸银溶液，若生成沉淀，则含有CuCl，若无明显现象，则无CuCl，
故答案为：取试样少量于试管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸银溶液，若生成沉淀，则含有CuCl，若无明显现象，则无CuCl．

点评：本题考查了电解原理、电子式书写、弱电解质的电离平衡等知识，题目难度较大，涉及了较多的离子方程式、化学方程式的书写，注意掌握电解原理，能够正确判断电极反应．