Question

【題目】納米級Cu2O由于具有優良的催化性能而受到科學家的不斷關注，下列為制取Cu2O的三種方法：

方法Ⅰ	用碳粉在高溫條件下還原CuO
方法Ⅱ	電解法，原理為2Cu＋H2OCu2O＋H2↑
方法Ⅲ	用肼(N2H4)還原新制的Cu(OH)2

（1）工業上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ，其原因是_________________________ 。

（2）方法Ⅱ利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______________________________ ；電解一段時間，當陰極產生的氣體體積為112mL(標準狀況)時，停止電解，通過離子交換膜的陰離子的物質的量為________mol。(離子交換膜只允許OH－通過)

（3）方法Ⅲ為加熱條件下用液態肼(N2H4)還原新制的Cu(OH)2來制備納米級Cu2O，同時放出N2。生成1molN2時，生成Cu2O的物質的量為________________。

（4）肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%～30%的KOH溶液。寫出肼-空氣燃料電池放電時負極的電極反應式：___________________________。

Answer 1

【答案】反應不易控制，Cu2O可能被C繼續還原為Cu2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O0.012molN2H4+4OH－-4e－=4H2O+N2↑

【解析】

（1）工業上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ，其原因是C還原CuO生成的Cu2O可能被C繼續還原為Cu，反應不易受控制。（2）陽極Cu失去電子發生氧化反應，2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O。電池陰極的反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，陰極生成的氣體為H2，標準狀況下生成氣體的物質的量為0.005mol，所以通過離子交換膜的陰離子的物質的量為0.01mol。(3)方法Ⅲ的化學反應方程式為N2H4+4Cu(OH)2=2 Cu2O＋6H2O+N2↑，由化學方程式可知，生成1molN2時，同時生成Cu2O的物質的量為2mol。(4)燃料負極失去電子發生氧化反應，電極方程式為N2H4+4OH－-4e－=4H2O+N2↑。