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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數學公式 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)+數學公式O2(g)=Cu2O(s)△H=-169kJ?mol-1
C(s)+數學公式O2(g)=CO(g)△H=-110.5kJ?mol-1
Cu(s)+數學公式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)數學公式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01020304050
T10.0500.04920.04860.04820.04800.0480
T10.0500.04880.04840.04800.04800.0480
T20.100.0940.0900.0900.0900.090
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.

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,易還原產生Cu;
(2)根據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)+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+N2H42Cu2O+N2↑+6H2O,故答案為:4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+N2↑+6H2O;
(5)A、實驗溫度越高達到化學平衡時用的時間越短,②達到平衡用30min,而①則用了40min,所以T2>T1,故A錯誤;
B、實驗①前20min的平均反應速率 v(H2)===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,③中水蒸氣的濃度變化比②快,故C正確.
故選BC.
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“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、實驗溫度越高達到化學平衡時用的時間越短;
B、根據反應速率v=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.
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.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:單選題

NA表示阿伏加德羅常數,下列敘述正確的是


  1. A.
    0.5LPH=2的H2SO4溶液中含0.005NA個H+
  2. B.
    2.3gNa變?yōu)镹a+時失去電子的數目為0.01NA個
  3. C.
    通常情況下5.6LH2含0.5NA個原子
  4. D.
    1L0.3mol/L的Na2S溶液中含S2-的數目為0.3NA

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

為了研究氯水能否和碳酸鈣發(fā)生化學反應,某學生設計如下實驗:
實驗一:在不加熱的情況下用右圖裝置制取氯氣,已知A是HCl,B為固體,則B可能是______(寫物質名稱,任寫一種即可),該反應的化學方程式為:______
實驗二:用圖除去氯氣中的雜質,洗氣裝置內的洗滌液一般用______溶液.某同學用圖裝置為了獲得較大濃度的氯水,他將進氣導管末端連一多孔的球泡,在裝置右邊氣體出口導管處連一干癟的橡皮氣囊,請說明理由:
______.
實驗三:將制得的氯水轉移到錐形瓶中,再加入大理石,并充分振蕩,觀察到氯水的黃綠色褪去,同時產生少量氣體.分別取錐形瓶中上層清液4份,進行如下實驗,請用化學式填空:
(1)該清液滴在有色布條上有極強的漂白作用.說明該清液中含有______(寫化學式);
(2)該清液中滴加碳酸鈉溶液產生白色沉淀.說明該清液中含有______離子;
(3)該清液中滴加鹽酸可產生大量氣體.該氣體是______;
(4)該清液加熱后變渾濁并產生大量氣體.加熱后產生渾濁的原因是因為生成了______.
(5)通過上述實驗,請寫出氯水和碳酸鈣反應的化學方程式為:______.

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科目:高中化學 來源: 題型:單選題

用NA表示阿伏加德羅常數的值.下列敘述正確的是


  1. A.
    5.6 g鐵粉在2.24 L(標準狀態(tài))氯氣中充分燃燒,失去的電子數為0.3NA
  2. B.
    標準狀況下,5.6 L一氧化氮和5.6 L氧氣混合后的分子總數為0.5NA
  3. C.
    CO和N2為等電子體,22.4 L的CO氣體與1 mol N2所含的電子數相等
  4. D.
    100℃時,1 L pH=6純水中,含OH-數目為10-6NA

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科目:高中化學 來源: 題型:單選題

下列各組物質中,用分液漏斗無法將其分開的是


  1. A.
    甲苯和水
  2. B.
    氯乙烷和水
  3. C.
    乙酸乙酯和水
  4. D.
    乙醛和水

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

儲氫納米碳管研究成功體現了科技的進步.但用電弧法合成的碳納米管常伴有大量的雜質--碳納米顆粒.這種碳納米顆粒可用氧化氣化法提純.其反應式為:

①配平上述反應,此反應的氧化劑是________,氧化產物是________;當有1mol C完全反應時轉移________mol電子.
②H2SO4在上述反應中表現出來的性質是________(填選項序號)
A.酸性    B.氧化性     C.吸水性    D.脫水性
由此可知上述反應所用硫酸應為________(填“濃”或“稀”)硫酸.請寫
出碳單質與硫酸反應時的化學方程式:________.

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科目:高中化學 來源: 題型:單選題

下列關于摩爾質量的描述或應用中正確的是


  1. A.
    1molOH-的質量是17
  2. B.
    二氧化碳的摩爾質量是44g
  3. C.
    鐵原子的摩爾質量等于它的相對原子質量
  4. D.
    一個鈉原子的質量約等于數學公式

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科目:高中化學 來源: 題型:單選題

設阿伏加德羅常數的值為NA,則下列說法正確的是


  1. A.
    常溫常壓下,11.2 L甲烷(CH4)中含有的氫原子數為2NA
  2. B.
    標準狀況下,0.3 mol CO2中含氧原子數為0.3NA
  3. C.
    1 mol Mg與足量鹽酸反應后轉移的電子數為2NA
  4. D.
    1 L 0.1 mol/L MgCl2溶液中Cl-離子數為0.1NA

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科目:高中化學 來源: 題型:單選題

下列離子反應方程式書寫正確的是


  1. A.
    用燒堿溶液吸收Cl2:C12+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
  2. B.
    銅絲在氯氣中燃燒:Cu+Cl2=Cu2++2Cl-
  3. C.
    向碳酸鈣表面上滴加稀鹽酸:CO32-+2H+=H2O+CO2
  4. D.
    將金屬鈉投入到冷水中:Na+2H+=Na++H2

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