Question

【題目】納米級(jí)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的四種方法：

方法a	用炭粉在高溫條件下還原CuO
方法b	用葡萄糖還原新制的Cu(OH)2制備Cu2O
方法c	電解法，反應(yīng)為2Cu+H2OCu2O+H2↑
方法d	用肼(N2H4)還原新制的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

則方法a發(fā)生的熱化學(xué)方程式是：_____。

（2）方法c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_____，鈦極附近的pH值_____（填“增大”“減小”或“不變”）。

（3）方法d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(jí)Cu2O，同時(shí)放出N2．該制法的化學(xué)方程式為_____。

（4）在相同的密閉容器中，用以上方法制得的三種Cu2O分別進(jìn)行催化分解水的實(shí)驗(yàn)：

2H2O（g） 2H2（g）+O2（g）△H＞0．水蒸氣的濃度隨時(shí)間t變化如下表所示：

①對(duì)比實(shí)驗(yàn)的溫度：T2_____T1（填“＞”“＜”或“＝”），能否通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)①③到達(dá)平衡所需時(shí)間長短判斷：_____（填“能”或“否”）。

②實(shí)驗(yàn)①前20min的平均反應(yīng)速率 v（O2）＝_____

③催化劑的催化效率：實(shí)驗(yàn)①_____實(shí)驗(yàn)②（填“＞”或“＜”）。

Answer 1

【答案】C（s）+2CuO（s）＝Cu2O（s）+CO（g）△H＝+34.5kJmol﹣1 陰 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是用碳在高溫條件下還原氧化銅，方程式為：2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g)，由②-2×③-①×，可以得到該方程式，根據(jù)蓋斯定律，該反應(yīng)的焓變?yōu)?110.5kJ·mol-1-2×（-157kJ·mol-1）-（-169kJ·mol-1）×=+34．5kJ/mol；

（2）根據(jù)總反應(yīng)可以寫出陽極反應(yīng)式，陽極反應(yīng)式為：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，消耗氫氧根，pH減小，所以離子交換膜是陰離子交換膜，Ti極是陰極，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑+2OH,Ti極附近的pH增大，為答案為：陰；2Cu-2e-+2OH-= Cu2O+H2O；增大；

（3）方法d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(jí)Cu2O，同時(shí)放出N2，結(jié)合元素守恒寫出化學(xué)反應(yīng)方程式為4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+6H2O+N2↑；

（4）實(shí)驗(yàn)①③或者②③相比，起始物質(zhì)的量濃度③是①（或②）的2倍，達(dá)到平衡時(shí)③中物質(zhì)的量濃度小于①（或②）的2倍，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率降低，所以T2>T1,不可以通過比較達(dá)到平衡的時(shí)間來判斷溫度的大小，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里面，溫度不是唯一影響速率的因素，還有催化劑，答案為：＞；否；

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

③根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)①反應(yīng)速率較快，催化劑的催化效率：實(shí)驗(yàn)①＞實(shí)驗(yàn)②。