Question

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  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)＋1/2O₂(g)=Cu₂O(s)    △H = -akJ·mol^-1

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

Cu(s)＋1/2O₂(g)=CuO(s)     △H = -ckJ·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來制備納米級Cu₂O，同時放出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分別進行催化分解水的實驗：

 △H >0

水蒸氣的濃度隨時間t變化如下表所示。

序號		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）。

A．實驗的溫度:T₂<T₁

B．實驗①前20 min的平均反應(yīng)速率 v(O₂)=7×10^-5 mol·L^-1 min^-1  

C．實驗②比實驗①所用的催化劑催化效率高

 

Answer 1

【答案】

（1）由于在高溫下，碳有可能把氧化銅還原生成銅，即不易控制反應(yīng)條件。（2分）

（2）-(a+b-2c)kJ/mol�；�2c –a-b（2分） （3）2Cu－2e^－＋2OH^－=Cu₂O＋H₂O。（2分）

（4）4Cu(OH)₂ + N₂H₄2Cu₂O + N₂↑ + 6H₂O。（2分）   （5）C（1分）

【解析】

試題分析：（1）由于在高溫下，碳有可能把氧化銅還原生成銅，不易控制反應(yīng)條件,所以一般不用方法I。

（2）根據(jù)蓋斯定律可知，①＋②－③×2即得到反應(yīng)2CuO(s)＋C(s)= Cu₂O(s)＋CO(g)，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H ＝－akJ/mol－bkJ/mol＋2ckJ/mol＝－(a+b-2c)kJ/mol。

（3）銅電極和電源的正極相連，做陽極，失去電子，則電極反應(yīng)式是2Cu－2e^－＋2OH^－＝Cu₂O＋H₂O。

（4）根據(jù)原子守恒可知，生成物還有水生成，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式是4Cu(OH)₂ + N₂H₄2Cu₂O + N₂↑ + 6H₂O。

（5）該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)反應(yīng)，則升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，所以水蒸氣的轉(zhuǎn)化率高，則根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，溫度應(yīng)該是T₂＞T₁，A不正確；實驗①前20 min的平均反應(yīng)速率 v(O₂)＝＝3.5×10^-5 mol·L^-1 min^-1，B不正確；實驗②比實驗①達到平衡所用的時間少，說明反應(yīng)速率快，使用的催化劑催化效率高，C正確，答案選C。

考點：考查反應(yīng)反應(yīng)熱、反應(yīng)速率的計算、電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式的書寫以及外界條件對反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響

點評：該題是高考中的常見考點和題型，屬于中等難度試題的考查，試題綜合性強，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。