Question

納米級Cu₂O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關注，下表為制取Cu₂O的三種方法：

方法Ⅰ	用炭粉在高溫條件下還原CuO
方法Ⅱ	電解法，反應為2Cu+H2O  通電  .    Cu2O+H2↑．
方法Ⅲ	用肼（N2H4）還原新制Cu（OH）2

（1）工業(yè)上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu₂O而很少用方法Ⅰ，其原因是

 

．
（2）已知：2Cu（s）+

1

2

O₂（g）=Cu₂O（s）△H=-169kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol^-1
Cu（s）+

1

2

O₂（g）=CuO（s）△H=-157kJ?mol^-1
則方法Ⅰ發(fā)生的反應：2CuO（s）+C（s）=Cu₂O（s）+CO（g）；△H=

 

kJ?mol^-1．
（3）方法Ⅱ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，該電池的陽極反應式為

 

．
（4）方法Ⅲ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．該制法的化學方程式為

 

．
（5）在相同的密閉容器中，用以上兩種方法制得的Cu₂O分別進行催化分解水的實驗：2H₂O（g）

光照  .

Cu2O

2H₂（g）+O₂（g）△H＞0
水蒸氣的濃度隨時間t變化如下表所示．

序號		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

下列敘述正確的是

 

（填字母代號）．
A．實驗的溫度：T₂＜T₁
B．實驗①前20min的平均反應速率 v（H₂）=7×10^-5 mol?L^-1 min^-1
C．實驗②比實驗①所用的催化劑催化效率高．

Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學反應速率的影響因素,電解原理

專題：化學反應中的能量變化,電化學專題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）電解法消耗大量的能源，肼還原時會將氧化亞銅還原為金屬銅；
（2）根據(jù)蓋斯定律來計算反應的焓變；
（3）在電解池的陽極發(fā)生失電子得還原反應；
（4）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”來書寫化學方程式；
（5）A、根據(jù)溫度對化學平衡移動的影響知識來回答；
B、根據(jù)反應速率v=

△c

△t

來計算；
C、催化劑不會引起化學平衡狀態(tài)的改變，會使反應速率加快，活性越高，速率越快．

解答： 解：（1）方法Ⅱ用到的電解法會消耗大量的能源，且反應不易控制，并且方法Ⅲ中，肼做還原劑時會將氧化亞銅還原為金屬銅，故答案為：反應不易控制，易還原產(chǎn)生Cu；
（2）根據(jù)蓋斯定律可以得出反應2CuO（s）+C（s）=Cu₂O（s）+CO（g）可以是2Cu（s）+O₂（g）=2CuO（s），
2CuO（s）=2Cu（s）+O₂（g）以及C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）三個反應的和，
所以反應2CuO（s）+C（s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=157kJ?mol^-1×2-110.5kJ?mol^-1-169kJ?mol^-1=34.5kJ?mol^-1，
故答案為：34.5；
（3）在電解池中，當陽極是活潑電極時，該電機本身發(fā)生失電子得還原反應，在堿性環(huán)境下，金屬銅失去電子的電極反應為2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O，故答案為：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O；
（4）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，得出化學方程式為：4Cu（OH）₂+N₂H₄

△   .

2Cu₂O+N₂↑+6H₂O，故答案為：4Cu（OH）₂+N₂H₄

△   .

2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；
（5）A、實驗溫度越高達到化學平衡時水蒸氣轉(zhuǎn)化率越大，②和③相比，③轉(zhuǎn)化率高所以T₂＞T₁，故A錯誤；
B、實驗①前20min的平均反應速率 v（H₂）=

△c

△t

=

0.05mol/L-0.0486mol/L

20min

=7×10^-5 mol?L^-1 min^-1，故B正確；
C、②③化學平衡狀態(tài)未改變，反應速率加快，則是加入了催化劑，催化劑的活性越高，速率越快，在相等時間內(nèi)，③中水蒸氣的濃度變化比②快，故C正確．
故選BC．

點評：本題是一道有關熱化學、電化學以及化學反應速率和反應限度的綜合題，考查角度廣，難度大．