Question

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	电解法，反应为2Cu + H2O  Cu2O + H2↑。
方法Ⅲ	用肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2

 

（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成         而使Cu2O产率降低。

（2）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。

（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，该电池的阳极生成Cu2O反应式为                 。

（4）方法Ⅲ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             。

（5）在相同的密闭容器中，用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验：

水蒸气的浓度（mol/L）随时间t(min)变化如下表所示。

序号	温度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	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

 

Answer 1

（1）铜（或Cu）

（2）-（a+b-2c）kJ/mol（或2c–a-b）

（3）2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O

（4）4Cu(OH)2 + N2H42Cu2O + N2↑ + 6H2O  

（5）C

【解析】（1）用炭粉在高温条件下还原CuO，若控温不当易生成铜而使Cu2O产率降低；

（2）根据盖斯定律，设三个方程式依次分别为A、B、C，则所求热化学程式为

A+B-2C，即2CuO（s）+C（s）=Cu2O（s）+CO（g）△H=-(a+b-2c)kJ/mol。

（3）阳极电极反应式是，2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O；

（4）N2H4与Cu(OH)2反应，产物除Cu2O、N2外还有水生成，其方程式为4Cu(OH)2+ N2H42Cu2O + N2↑ + 6H2O  

（5）实验②③相比，实验③水蒸气的起始物质的量浓度实验②的2倍，达平衡物质的量浓度却小于2倍，说明T1到T2平衡向正方向移动，而正反应为吸热，所以TI到T2是升高温度，T2大于T1，A错；根据反应速率的定义，实验①前20min的平均反应速率V（H2O）=7×10-5mol/L，所以v(O2)=3.5×10-5mol·L-1 min-1，B错；实验②和①相比，达到平衡状态相同，但所用时间短，反应速率快，所以实验②比实验①所用的催化剂效率高，正确。