Question

納米級Cu₂O具有特殊的光學，電學及光電化學性質(zhì)，在太陽能電池、傳感器、超導體等方面有著潛在的應用，因此研究制備納米氧化亞銅的方法就成為當前的研究熱點之一，亞銅化合物在酸性溶液中可歧化為Cu和Cu²⁺．
方法一：在新制Cu（OH）₂濁液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，藍色沉淀逐漸轉(zhuǎn)化為磚紅色，同時產(chǎn)生無色無味的氣體．
（1）寫出H₂N-NH₂的電子式：

 

；
（2）N₂H₄?H₂O水溶液中存在N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺、H⁺等陽離子，其中N+H₅⁺含量較高，用電離方程式表示N₂H₄?H₂O水溶液顯堿性的原因：

 

；
（3）寫出上述制備過程中的總反應方程式：

 

；
方法二：銅作陽極，石墨作陰極，在含有NaOH的NaCl水溶液中電解，在陽極生成難溶CuCl，該物質(zhì)水解轉(zhuǎn)化為Cu₂O．
（4）寫出陽極反應方程式：

 

；
（5）寫出上述電解法制Cu₂O的總反應方程式：

 

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（6）這樣制得的Cu₂O中往往含有CuCl，請設計實驗證明CuCl的存在：

 

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Answer 1

考點：電解原理,電子式,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）為共價化合物，根據(jù)共價化合物電子式的表示方法進行解答；
（2）N₂H₄?H₂O水溶液中存在N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺、H⁺等陽離子，且N₂H₅⁺的含量最高，說明N₂H₄?H₂O為二元弱堿，能夠電離出氫氧根離子，據(jù)此寫出電離方程式；
（3）根據(jù)“在新制Cu（OH）₂濁液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，藍色沉淀逐漸轉(zhuǎn)化為磚紅色，同時產(chǎn)生無色無味的氣體”判斷反應物、生成物，然后寫出反應的化學方程式；
（4）電解池中陽極發(fā)生氧化反應，銅失去1個電子與氯離子結(jié)合生成氯化亞銅沉淀，據(jù)此寫出陽極反應方程式；
（5）寫出電解生成氯化亞銅的方程式和氯化亞銅水解生成氧化亞銅的方程式，然后兩個方程式結(jié)合形成 總反應方程式；
（6）檢驗Cu₂O中含有CuCl，可以通過檢驗氯離子的方法進行判斷．

解答： 解：（1）H₂N-NH₂的分子中存在6個氮氫共價鍵和1個氮氮共價鍵，其電子式為：，
故答案為：；
（2）根據(jù)題中信息可知，N₂H₄?H₂O為二元弱堿，在溶液中能夠分步電離出氫氧根離子，其電離方程式為：N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆⁺+OH^-，
故答案為：N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-、N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆⁺+OH^-；
（3）在新制Cu（OH）₂濁液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，藍色沉淀逐漸轉(zhuǎn)化為磚紅色，即氫氧化銅沉淀轉(zhuǎn)化成氧化亞銅；同時產(chǎn)生無色無味的氣體，根據(jù)化合價變化，銅離子化合價降低被還原，能夠被氧化生成無色無味的氣體可能為N、O元素，由于氧氣具有氧化性，不可能生成氧化亞銅，所以該氣體只能是氮氣，根據(jù)化合價升降法配平，反應的化學方程式為：4Cu（OH）₂+N₂H₄?H₂O=2Cu₂O+N₂+7H₂O，
故答案為：4Cu（OH）₂+N₂H₄?H₂O=2Cu₂O+N₂+7H₂O；
（4）銅作陽極，石墨作陰極，在含有NaOH的NaCl水溶液中電解，在陽極生成難溶CuCl，陽極電極反應式為：Cu+Cl^--e^-=CuCl，
故答案為：Cu+Cl^--e^-=CuCl；
（5）電解生成CuCl的方程式為：2Cu+2H₂O+2NaCl=2CuCl+2NaOH+H₂↑，CuCl在堿性條件下水解的化學方程式為：2CuCl+2NaOH=Cu₂O+H₂O+2NaCl，據(jù)此可得總反應方程式為：2Cu+H₂O=Cu₂O+H₂↑，
故答案為：2Cu+H₂O=Cu₂O+H₂↑；
（6）得的Cu₂O中往往含有CuCl，可以通過檢驗混合物中是否含有氯離子的方法來檢驗是否含有CuCl，檢驗方法為：取試樣少量于試管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸銀溶液，若生成沉淀，則含有CuCl，若無明顯現(xiàn)象，則無CuCl，
故答案為：取試樣少量于試管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸銀溶液，若生成沉淀，則含有CuCl，若無明顯現(xiàn)象，則無CuCl．

點評：本題考查了電解原理、電子式書寫、弱電解質(zhì)的電離平衡等知識，題目難度較大，涉及了較多的離子方程式、化學方程式的書寫，注意掌握電解原理，能夠正確判斷電極反應．