Question

【題目】納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注，下表為制取Cu2O的三種方法：

（1）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

則方法Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)：2CuO（s）＋C（s）=Cu2O（s）＋CO(g)；△H=_________kJ·mol-1

（2）工業(yè)上極少用方法I制取Cu2O是由于方法I反應(yīng)條件不易控制，若控溫不當(dāng)，會降低Cu2O產(chǎn)率,請分析原因：________________。

（3）方法II為加熱條件下用液態(tài)肼（N2H4）還原新制Cu(OH)2來制備納米級Cu2O，同時放出N2。該制法的化學(xué)方程式為_________________________。

（4）方法III采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度而制備納米Cu2O，裝置如下圖所示：寫出電極反應(yīng)式并說明該裝置制備Cu2O的原理___________________。

（5）在相同的密閉容器中．用以上兩種方法制得的Cu2O分別進(jìn)行催化分解水的實驗：

△H>0，水蒸氣的濃度（mol/L）隨時間t（min）變化如下表所示：

下列敘述正確的是_________（填字母）。

A．實驗的溫度:T2<T1

B．實驗①前20min的平均反應(yīng)速率v(O2)=7×10-5mol·L-1·min-1

C．實驗②比實驗①所用的Cu2O催化效率高

D．實臉①、②、③的化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系：K1=K2<K3

Answer 1

【答案】23．（1）2c-a-b；（2）若溫度不當(dāng)，會生成Cu；

（3）4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+N2↑+6H2O；

（4）陰極電極反應(yīng)：2H++2e-=H2↑，c(OH-)增大，通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，陽極電極反應(yīng)：2Cu－2e-＋2OH-=Cu2O＋H2O，獲得Cu2O；（5）CD

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，2Cu（s）＋1/2O2(g)=Cu2O（s）△H=akJ·mol-1①，C（s）＋1/2O2(g)=CO(g)△H=bkJ·mol-1②，Cu（s）＋1/2O2(g)=CuO（s）△H=ckJ·mol-1③，根據(jù)蓋斯定律2×③-①-②可得方法Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)為2CuO（s）＋C（s）=Cu2O（s）＋CO(g)；△H=2c-a-bkJ·mol-1。

（2）方法Ⅰ是用碳粉還原氧化銅，若溫度不當(dāng)，會生成Cu，降低Cu2O產(chǎn)率。

（3）根據(jù)題目信息：液態(tài)肼（N2H4）還原新制Cu(OH)2來制備納米級Cu2O，同時放出N2，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+N2↑+6H2O。

（4）根據(jù)電解裝置圖，Ti電極是陰極，溶液中的H＋在陰極得電子生成氫氣，則陰極電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，陰極c(OH-)增大，通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，陽極是活潑電極銅，該電極本身發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下生成Cu2O，即陽極電極反應(yīng)為2Cu－2e-＋2OH-=Cu2O＋H2O，獲得Cu2O；

（5）A．實驗溫度越高達(dá)到化學(xué)平衡時用的時間越短，②達(dá)到平衡用30min，而①則用了40min，所以T2＞T1，A項錯誤；B．實驗①前20min的平均反應(yīng)速率v（O2）=[（0．050-0．0486）/2]÷20min=3．5×10-5molL-1min-1，B項錯誤；C．實驗①和②化學(xué)平衡狀態(tài)未改變，說明加入了催化劑，而實驗②到達(dá)平衡所需的時間短，說明實驗②比實驗①所用的Cu2O催化效率高，C項正確；D．實驗①和②化學(xué)平衡狀態(tài)未改變，說明加入了催化劑，催化劑不影響化學(xué)平衡常數(shù)，則K1=K2；根據(jù)表格信息，實驗③耗時更短，平衡時水蒸氣的含量減少，說明平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，即K1=K2<K3，D項正確；答案選CD。