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

用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2

方法Ⅲ

电解法:2Cu+H2OCu2O+H2↑

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

(1)工业上很少用方法Ⅰ制取Cu2O是由于方法Ⅰ反应条件不易控制,若控温不当,会降低Cu2O产率,请分析原因:

(2)方法Ⅱ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

(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,写出电极反应式:阴极 ;阳极

(4)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) 2H2(g)+ O2(g) ⊿H >0,水蒸气的浓度(mol·L-1)随时间t (min)变化如下表所示:

序号

Cu2Oa克

温度

0

10

20

30

40

50

方法Ⅱ

T1

0.050

0.0492

0.0486

0.0482

0.0480

0.0480

方法Ⅱ

T1

0.050

0.0488

0.0484

0.0480

0.0480

0.0480

方法Ⅲ

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小于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

d.实验①、②、③的化学平衡常数的关系:K1=K2<K3

氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。

(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);ΔH=-159.47 kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO (NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=a kJ·mol-1

③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98 kJ·mol-1则a为

(2)反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) 在合成塔中进行。下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比 [n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为:

A.0.6~0.7 B.1~1.1 C.1.5~1.61

生产中应选用水碳比的数值为 (选填序号)。

②生产中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是

(3)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为:

NO+NO2+H2O=2HNO2;2HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O。

①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。若烟气中V(NO)∶V(NO2)=5∶1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气)∶V(NO)= (空气中氧气的体积含量大约为20%)。

②图2是尿素含量对脱氮效率的影响,从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为 %。

(4)图3表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式

 0  174263  174271  174277  174281  174287  174289  174293  174299  174301  174307  174313  174317  174319  174323  174329  174331  174337  174341  174343  174347  174349  174353  174355  174357  174358  174359  174361  174362  174363  174365  174367  174371  174373  174377  174379  174383  174389  174391  174397  174401  174403  174407  174413  174419  174421  174427  174431  174433  174439  174443  174449  174457  203614 

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