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2Cu + H2O Cu2O + H2↑
方法d	用肼（N2H4）還原新制Cu（OH）2

（1）已知：2Cu（s）＋1/2O2（g）=Cu2O（s） △H =-169kJ·mol-1

C（s）＋1/2O2（g）=CO（g） △H =-110.5kJ·mol-1

Cu（s）＋1/2O2（g）=CuO（s） △H =-157kJ·mol-1

則方法a發(fā)生的熱化學(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，裝置如下圖所示：

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________ （增大、減小、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：____________。

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

2H2O2H2+O2 ΔH>0

水蒸氣的濃度隨時間t變化如下表所示。

序號	溫度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.0500	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.0500	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.1000	0.0940	0.0900	0.0900	0.0900	0.0900

①對比實驗的溫度T2_____ T1（填“>”“<”或“=”）。

②實驗①前20 min的平均反應(yīng)速率v（O2）=______。

③催化劑催化效率:實驗①______實驗② （填“>”、“<"）。

Answer 1

【答案】 C（s）+2CuO（s）=Cu2O（s）+CO（g） ΔH=+ 34.5kJ/mol 陰 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O 增大 4Cu（OH）2+ N2H42Cu2O+N2↑+6H2O > 3.5×10-5mol/（L·min） <

【解析】⑴.已知：① 2Cu（s）＋1/2O2（g）=Cu2O（s）△H =-169kJ·mol-1

② C（s）＋1/2O2（g）=CO（g）△H =-110.5kJ·mol-1

③ Cu（s）＋1/2O2（g）=CuO（s）△H =-157kJ·mol-1

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：C（s）+2CuO（s）=Cu2O（s）+CO（g）該反應(yīng)可以是②-③×2-①÷2，反應(yīng)的焓變是：－110.5kJmol-1－（-157kJmol-1×2）－（-169kJmol-1）÷2 = ＋34.5kJmol-1，

故答案為：C（s）+2CuO（s）=Cu2O（s）+CO（g）△H=+34.5kJmol-1；

⑵．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濃度；在電解池中，當(dāng)陽極是活潑電極時，該電極本身發(fā)生失電子的氧化反應(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；鈦極是陰極，發(fā)生氫離子得電子的還原反應(yīng)，所以消耗氫離子，則PH值增大，故答案為：陰；2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；增大；

⑶．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(xué)方程式為：4Cu（OH）2+N2H42Cu2O+N2↑+6H2O，

故答案為：4Cu（OH）2+N2H42Cu2O+N2↑+6H2O；

⑷．①. 該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，水蒸氣轉(zhuǎn)化率增大，②和③相比，③轉(zhuǎn)化率高，所以T2>T1，故答案為：>；

②前20min內(nèi)用水蒸氣表示的反應(yīng)速率=（0.050-0.0486）mol/L÷20min =7×10-5mol/（Lmin），同一反應(yīng)中同一段時間內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比，則用氧氣表示的反應(yīng)速率=3.5×10-5mol/（Lmin），故答案為：3.5×10-5mol/（Lmin）；

③.實驗①②對比，實驗②到達(dá)平衡時間短，反應(yīng)速率快，所以②中催化劑的催化效率高，故答案為：＜。