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 = -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，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)：△H>0。水蒸氣的濃度隨時(shí)間t變化如下表所示：

序號(hào)		0	10	20	30	40	50
①	p>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

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(zhǎng)短判斷：_________（填 “能”或“否”）。

②實(shí)驗(yàn)①前20 min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】2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+34.5kJ/mol 陰 2Cu-2e-+2OH-= Cu2O+H2O 增大 4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+6H2O+N2↑ ＞ 否 3.5×10-5 mol/(L·min) ＜

【解析】

（1）用碳還原CuO，發(fā)生的化學(xué)方程式是2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g)，根據(jù)蓋斯定律，可知該反應(yīng)的反應(yīng)熱為①+②-2×③=（-169kJ·mol-1）+（-110.5kJ·mol-1）-2×（-157kJ·mol-1）=+34.5kJ/mol，則方法a發(fā)生的熱化學(xué)方程式是2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g) ΔH＝+34. 5kJ/mol，故答案為：2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+34.5kJ/mol；

（2）該電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以Cu失去電子，與氫氧根離子結(jié)合生成氧化亞銅和水，電極反應(yīng)式是2Cu-2e-+2OH-＝Cu2O+H2O；鈦極為陰極，氫離子放電生成氫氣，則氫氧根離子濃度增大，所以鈦極附近的pH值增大，故答案為：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，根據(jù)元素守恒可知，還有水生成，則化學(xué)方程式是4Cu(OH)2 + N2H4 2Cu2O + 6H2O + N2↑，故答案為：4Cu(OH)2 + N2H4 2Cu2O + 6H2O + N2↑；

（4）①T2時(shí)20min即達(dá)平衡狀態(tài)，所以T2的反應(yīng)速率快，則T2＞T1，由于①③實(shí)驗(yàn)中的起始濃度不同，所以不能通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)①③到達(dá)平衡所需時(shí)間長(zhǎng)短判斷，故答案為：＞；否；

②實(shí)驗(yàn)①前20 min內(nèi)水蒸氣的濃度減小（0.05-0.0486）mol/L＝0.0014mol/L，則氧氣的濃度增加0.0007mol/L，所以前20min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(O2)=0.0007mol/L÷20min=3.5×10-5mol·L-1min-1，故答案為：3.5×10-5mol·L-1min-1；

③①與②相比，達(dá)到的平衡狀態(tài)相同，但②達(dá)到平衡的時(shí)間短，所以②的反應(yīng)速率快，則實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①所用的催化劑催化效率高，故答案為：＜。

【點(diǎn)晴】

影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有多種，在探究相關(guān)規(guī)律時(shí)，需要控制其他條件不變，只改變某一個(gè)條件，探究這一條件對(duì)反應(yīng)速率的影響。變量探究實(shí)驗(yàn)因?yàn)槟軌蚩疾閷W(xué)生對(duì)于圖表的觀察、分析以及處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納得出合理結(jié)論的能力，因而在這幾年高考試題中有所考查。解答此類題時(shí)，要認(rèn)真審題，清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�弄清要探究的外界條件有哪些。然后分析題給圖表，確定一個(gè)變化的量，弄清在其他幾個(gè)量不變的情況下，這個(gè)變化量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，進(jìn)而總結(jié)出規(guī)律，然后再確定另一個(gè)變量，重新進(jìn)行相關(guān)分析。