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的兩種方法：

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↑

（1）已知：①2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s) △H=-169kJ/mol

②C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ/mol

③Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s) △H=-157kJ/mol

則方法a中反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是：_________________。

（2）方法b是用肼燃料電池為電源，通過離子交換膜電解法控制電解液中OH-的濃度而制備納米Cu2O，裝置如圖所示：

① 上述裝置中B電極應(yīng)連______電極（填“℃”或“D”）

② 該離子交換膜為_______離子交換膜（填“陰”或“陽”），該電解池的陽極反應(yīng)式為：______。

③ 原電池中負(fù)極反應(yīng)式為：_______________。

（3）在相同體積的恒容密閉容器中，用以上方法制得的兩種Cu2O分別進(jìn)行催化分解水的實(shí)驗(yàn)：

2H2O2H2(g)+O2(g) △H>0

水蒸氣的濃度隨時(shí)間t變化如下表所示：

①催化劑的效率：實(shí)驗(yàn)①_______實(shí)驗(yàn)②（填“>”或“<”）；

② 實(shí)驗(yàn)①、②、③的化學(xué)平衡常數(shù)K1、K2、K3的大小關(guān)系為：_______。

Answer 1

【答案】 2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+34. 5kJ/mol D 陰 2Cu-2e-+2OH-= Cu2O+H2O N2H4-4e—+4OH-=N2↑+4H2O ＜ K1=K2＜K3

【解析】(1)①2Cu(s)+ O2(g)═Cu2O(s)△H=-169kJmol-1；②C(s)+ O2(g)═CO(g)△H=-110.5kJmol-1；③2Cu(s)+O2(g)═2CuO(s)△H=-314kJmol-1；
依據(jù)蓋斯定律②+①-③得到：C(s)+2CuO (s)=CuO(s)+CO(g)△H=+34.5kJmol-1；

(2)①銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為電解池的陽極，故B連接電源的正極，而燃燒電池通氧氣的極為正極，則B連接D；

②電解池工作時(shí)，OH-向陽極移動，則離子交換膜為陰離子交換膜；在電解池中，當(dāng)陽極是活潑電極時(shí)，該電機(jī)本身發(fā)生失電子得還原反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，金屬銅失去電子的電極反應(yīng)為2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；

③原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)為 N2H4-4e—+4OH-=N2↑+4H2O；

(3)催化劑不會引起化學(xué)平衡狀態(tài)的改變，會使反應(yīng)速率加快，反應(yīng)②比反應(yīng)①達(dá)到平衡所用時(shí)間短，平衡狀態(tài)相同，反應(yīng)速率快，所以①＜②，實(shí)驗(yàn)溫度越高達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)水蒸氣轉(zhuǎn)化率越大，②和③相比，③轉(zhuǎn)化率高，所以T2＞T1；平衡常數(shù)只受溫度影響，且升高溫度平衡正向移動，則實(shí)驗(yàn)①、②、③的化學(xué)平衡常數(shù)K1、K2、K3的大小關(guān)系為K1=K2＜K3。