题目

题型：不详难度：来源：

纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu₂O的三种方法：

方法Ⅰ	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法Ⅱ	电解法，反应为2Cu + H2O  Cu2O + H2↑。
方法Ⅲ	用肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2

 
（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu₂O而很少用方法Ⅰ，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成        而使Cu₂O产率降低。
（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
则方法Ⅰ发生的反应：2CuO(s)＋C(s)= Cu₂O(s)＋CO(g)；△H =     kJ·mol^-1。
（3）方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH^-的浓度而制备纳米Cu₂O，装置如图所示，该电池的阳极生成Cu₂O反应式为                。

（4）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu(OH)₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂，该制法的化学方程式为            。
（5）在相同的密闭容器中，用以上两种方法制得的Cu₂O分别进行催化分解水的实验：
水蒸气的浓度（mol/L）随时间t(min)变化如下表所示。

序号	温度	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

下列叙述正确的是        （填字母代号）。
A．实验的温度T₂小于T₁
B．实验①前20 min的平均反应速率v(O₂)=7×10^-5 mol·L^-1 min^-1 
C．实验②比实验①所用的催化剂催化效率高

答案

（1）铜（或Cu）
（2）-（a+b-2c）kJ/mol（或2c–a-b）
（3）2Cu－2e^－＋2OH^－=Cu₂O＋H₂O
（4）4Cu(OH)₂ + N₂H₄2Cu₂O + N₂↑ + 6H₂O  
（5）C

解析

（1）用炭粉在高温条件下还原CuO，若控温不当易生成铜而使Cu2O产率降低；
（2）根据盖斯定律，设三个方程式依次分别为A、B、C，则所求热化学程式为
A+B-2C，即2CuO（s）+C（s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=-(a+b-2c)kJ/mol。
（3）阳极电极反应式是，2Cu－2e^－＋2OH^－=Cu₂O＋H₂O；
（4）N₂H₄与Cu(OH)₂反应，产物除Cu₂O、N₂外还有水生成，其方程式为4Cu(OH)₂+ N₂H₄2Cu₂O + N₂↑ + 6H₂O  
（5）实验②③相比，实验③水蒸气的起始物质的量浓度实验②的2倍，达平衡物质的量浓度却小于2倍，说明T₁到T₂平衡向正方向移动，而正反应为吸热，所以T_I到T₂是升高温度，T₂大于T₁，A错；根据反应速率的定义，实验①前20min的平均反应速率V（H₂O）=7×10^-5mol/L，所以v(O₂)=3.5×10^-5mol·L^-1 min^-1，B错；实验②和①相比，达到平衡状态相同，但所用时间短，反应速率快，所以实验②比实验①所用的催化剂效率高，正确。