Question

【題目】納米級Cu2O由于具有優良的催化性能而受到關注，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發生的熱化學方程式是：________________________。

（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：____________。

（4）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：

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的化學方程式為：C（s）+2CuO（s）=Cu2O（s）+CO（g）該反應可以是②-③×2-①÷2，反應的焓變是：－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，當陽極是活潑電極時，該電極本身發生失電子的氧化反應，在堿性環境下，金屬銅失去電子的電極反應為2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；鈦極是陰極，發生氫離子得電子的還原反應，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．根據題目信息：液態肼（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；

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

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

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