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：

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：

方法a	用炭粉在高溫條件下還原CuO
方法b	電解法，反應(yīng)為2Cu + H2OCu2O + H2↑。
方法c	用肼（N2H4）還原新制Cu(OH)2

（1）已知：2Cu(s)＋O2(g)=Cu2O(s)△H =-169kJ·mol-1

C(s)＋O2(g)=CO(g)△H =-110.5kJ·mol-1

Cu(s)＋O2(g)=CuO(s)△H =-157kJ·mol-1

則方法a發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_____________________________________。

（2）方法b采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度而制備納米Cu2O，裝置如圖所示，該離子交換膜為______離子交換膜(填“陰”或“陽”),該電池的陽極反應(yīng)式為______________________________________。

（3）方法c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(shí)放出N2，該制法的化學(xué)方程式為________________________________________。

（4）在容積為1L的恒容密閉容器中，用以上方法制得的三種納米級Cu2O分別進(jìn)行催化分解水的實(shí)驗(yàn)：2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)，ΔH>0。水蒸氣的濃度c隨時(shí)間t的變化如下表所示。

①對比實(shí)驗(yàn)的溫度：T2_________T1（填“＞”、“＜”或“=”）

②催化劑催化效率：實(shí)驗(yàn)①________實(shí)驗(yàn)②（填“＞”或“＜”）

③在實(shí)驗(yàn)③達(dá)到平衡狀態(tài)后，向該容器中通入水蒸氣與氫氣各0.1mol，則反應(yīng)再次達(dá)到平衡時(shí)，容器中氧氣的濃度為 ____________________。

Answer 1

【答案】 C(s)+2CuO(s)==Cu2O(s)＋CO(g) ΔH=+34.5 kJ·mol-1 陰 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O 4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+N2↑+6H2O > < 0.025 mol/L

【解析】（1）已知：①2Cu(s)＋O2(g)=Cu2O(s)△H =-169kJ·mol-1

②C(s)＋O2(g)=CO(g)△H =-110.5kJ·mol-1

③Cu(s)＋O2(g)=CuO(s)△H =-157kJ·mol-1

由①+②-③得C(s)+2CuO(s)==Cu2O(s)＋CO(g)，ΔH= -169 kJ·mol-1+（-110.5kJ·mol-1）-（-157kJ·mol-1）=+34.5kJ·mol-1則方法a發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是C(s)+2CuO(s)==Cu2O(s)＋CO(g) ΔH=+34.5kJ·mol-1。

（2）方法b采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度而制備納米Cu2O，則銅為陽極，陽極反應(yīng)式為2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，由于陽極需要OH-參與反應(yīng)，所以該電池中離子交換膜為陰離子交換膜。

（3）方法c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(shí)放出N2，該制法的化學(xué)方程式為4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+N2↑+6H2O。

（4）①水的分解是吸熱反應(yīng)，溫度越高，水的轉(zhuǎn)化率越高，壓強(qiáng)越大，水的轉(zhuǎn)化率越小。由表中數(shù)據(jù)可知，T2溫度下水蒸氣的轉(zhuǎn)化率最大（50%），所以實(shí)驗(yàn)的溫度T2>T1。

②由表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)①在第20min達(dá)到平衡，而實(shí)驗(yàn)②在第10min即達(dá)到平衡，所以，催化劑催化效率：實(shí)驗(yàn)①<實(shí)驗(yàn)②。

③在實(shí)驗(yàn)③達(dá)到平衡狀態(tài)后，由表中數(shù)據(jù)可以求出氧氣的平衡濃度為0.025mol/L，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.025。向該容器中通入水蒸氣與氫氣各0.1mol之后，Qc=0.025=K，說明已達(dá)平衡，則容器中氧氣的濃度仍為0.025mol/L。