Question

【题目】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的四种方法：

方法a	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法b	用葡萄糖还原新制的Cu(OH)2制备Cu2O
方法c	电解法，反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑
方法d	用肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2

（1）已知：①2Cu（s）+O2（g）＝Cu2O（s）；△H＝﹣169kJmol﹣1

②C（s）+O2（g）＝CO（g）；△H＝﹣110.5kJmol﹣1

③Cu（s）+O2（g）＝CuO（s）；△H＝﹣157kJmol﹣1

则方法a发生的热化学方程式是：_____。

（2）方法c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：

该离子交换膜为_____离子交换膜（填“阴”或“阳”），该电池的阳极反应式为_____，钛极附近的pH值_____（填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）方法d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_____。

（4）在相同的密闭容器中，用以上方法制得的三种Cu2O分别进行催化分解水的实验：

2H2O（g） 2H2（g）+O2（g）△H＞0．水蒸气的浓度随时间t变化如下表所示：

①对比实验的温度：T2_____T1（填“＞”“＜”或“＝”），能否通过对比实验①③到达平衡所需时间长短判断：_____（填“能”或“否”）。

②实验①前20min的平均反应速率 v（O2）＝_____

③催化剂的催化效率：实验①_____实验②（填“＞”或“＜”）。

Answer 1

【答案】C（s）+2CuO（s）＝Cu2O（s）+CO（g）△H＝+34.5kJmol﹣1 阴 2Cu﹣2e﹣+2OH﹣＝Cu2O+H2O 增大 4Cu（OH）2+N2H4 2Cu2O+N2↑+6H2O ＞ 否 3.5×10﹣5mol/（Lmin） ＜

【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-1，③ Cu（s）＋O2(g)=CuO（s）；△H = -157kJ·mol-1，方法a是用碳在高温条件下还原氧化铜，方程式为：2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g)，由②-2×③-①×，可以得到该方程式，根据盖斯定律，该反应的焓变为-110.5kJ·mol-1-2×（-157kJ·mol-1）-（-169kJ·mol-1）×=+34．5kJ/mol；

（2）根据总反应可以写出阳极反应式，阳极反应式为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，消耗氢氧根，pH减小，所以离子交换膜是阴离子交换膜，Ti极是阴极，阴极的电极反应式为2H2O+2e=H2↑+2OH,Ti极附近的pH增大，为答案为：阴；2Cu-2e-+2OH-= Cu2O+H2O；增大；

（3）方法d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，结合元素守恒写出化学反应方程式为4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+6H2O+N2↑；

（4）实验①③或者②③相比，起始物质的量浓度③是①（或②）的2倍，达到平衡时③中物质的量浓度小于①（或②）的2倍，水蒸气的转化率降低，所以T2>T1,不可以通过比较达到平衡的时间来判断温度的大小，在这个实验里面，温度不是唯一影响速率的因素，还有催化剂，答案为：＞；否；

②①前20 min的平均反应速率 v(O2)=v（H2O）= =3.5×10-5 mol/(L·min)；

③根据表中数据可知，实验①反应速率较快，催化剂的催化效率：实验①＞实验②。