Question

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(yīng)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(yīng)：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(yáng)極反應(yīng)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(lái)制備納米級(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂．該制法的化學(xué)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(jìn)行催化分解水的實(shí)驗(yàn)：2H₂O（g）

光照  .

Cu2O

2H₂（g）+O₂（g）△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	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(hào)）．
A．實(shí)驗(yàn)的溫度：T₂＜T₁
B．實(shí)驗(yàn)①前20min的平均反應(yīng)速率 v（H₂）=7×10^-5 mol?L^-1 min^-1
C．實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①所用的催化劑催化效率高．

Answer 1

考點(diǎn)：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素,電解原理

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專(zhuān)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(shí)會(huì)將氧化亞銅還原為金屬銅；
（2）根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算反應(yīng)的焓變；
（3）在電解池的陽(yáng)極發(fā)生失電子得還原反應(yīng)；
（4）根據(jù)“液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂來(lái)制備納米級(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂”來(lái)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（5）A、根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響知識(shí)來(lái)回答；
B、根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

來(lái)計(jì)算；
C、催化劑不會(huì)引起化學(xué)平衡狀態(tài)的改變，會(huì)使反應(yīng)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(huì)消耗大量的能源，且反應(yīng)不易控制，并且方法Ⅲ中，肼做還原劑時(shí)會(huì)將氧化亞銅還原為金屬銅，故答案為：反應(yīng)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(yīng)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(gè)反應(yīng)的和，
所以反應(yīng)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(dāng)陽(yáng)極是活潑電極時(shí)，該電機(jī)本身發(fā)生失電子得還原反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，金屬銅失去電子的電極反應(yīng)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(lái)制備納米級(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂，得出化學(xué)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(shí)驗(yàn)溫度越高達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)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(cuò)誤；
B、實(shí)驗(yàn)①前20min的平均反應(yīng)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(xué)平衡狀態(tài)未改變，反應(yīng)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(shí)間內(nèi)，③中水蒸氣的濃度變化比②快，故C正確．
故選BC．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道有關(guān)熱化學(xué)、電化學(xué)以及化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)限度的綜合題，考查角度廣，難度大．