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
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

③Cu(s)＋O2(g)=CuO(s)；△H = -157kJ·mol-1

則方法a發(fā)生反應(yīng)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Cu2O，同時放出N2。該制法的化學(xué)方程式為________。

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↑

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律并結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫方法來書寫；
（2）方法c采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度，則只有使用陰離子交換膜才能控制氫氧根離子的濃度，在電解池的陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；鈦極是陰極發(fā)生氫離子得電子的還原反應(yīng)，據(jù)此分析附近pH值的變化；
（3）根據(jù)“液態(tài)肼（N2H4）還原新制Cu(OH)2來制備納米級Cu2O，同時放出N2”來書寫化學(xué)方程式。

（1）已知：①2Cu(s) +O2(g)=Cu2O(s)；△H= -169kJ/mol，
②C(s)+O2(g)=CO(g)；△H= -110.5kJ/mol，
③Cu(s)+O2(g)═CuO(s)；△H= -157kJ/mol，
用炭粉在高溫條件下還原CuO制取Cu2O和CO的化學(xué)方程式為2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g)，該反應(yīng)可以由②-③×2+①得到，則反應(yīng)的焓變?yōu)?/span>-110.5 kJ/mol –(-157 kJ/mol×2)-169 kJ/mol=34.5 kJ/mol；

（2）方法c采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度，則只有使用陰離子交換膜才能控制氫氧根離子的濃度；在電解池中，銅電極連接電源的正極，則銅電極作陽極，且根據(jù)總反應(yīng)式知，銅作陽極失去電子生成Cu2O，則在堿性環(huán)境下，陽極的電極反應(yīng)式為2Cu-2e- +2OH- = Cu2O+H2O，鈦極是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子得電子，電極反應(yīng)式為2H2O+2e- = H2↑+2OH-，所以氫氧根離子濃度增大，則pH值增大；

（3）根據(jù)題目信息：液態(tài)肼（N2H4）還原新制Cu(OH)2來制備納米級Cu2O，同時放出N2，依據(jù)得失電子守恒、元素守恒，寫出化學(xué)方程式為：4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+6H2O+N2↑。