Question

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的四种方法：

方法a	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法b	用葡萄糖还原新制的Cu(OH)2制备Cu2O；
方法c	电解法，反应为2Cu + H2OCu2O + H2↑。
方法d	用肼（N2H4）还原新制的Cu(OH)2

（1）已知：①2Cu（s）＋O₂(g)=Cu₂O（s）；△H = -169kJ·mol^-1

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

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

则方法a发生的热化学方程式是：                                             。

（2）方法c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：

该离子交换膜为           离子交换膜（填“阴”或“阳”），该电池的阳极反应式为            ，钛极附近的pH值       （填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）方法d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                                             。

（4）在相同的密闭容器中，用以上方法制得的三种Cu₂O分别进行催化分解水的实验：   △H>0。水蒸气的浓度随时间t变化如下表所示：

序号		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

①对比实验的温度：T₂       T₁（填“﹥”“﹤”或“﹦”），能否通过对比实验①③到达平衡所需时间长短判断：      （填 “能”或“否”）。

②实验①前20 min的平均反应速率 v(O₂)=     

Answer

（1）2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+34．5kJ/mol；（2）阴； 2Cu-2e-+2OH-= Cu2O+H2O； 增大；（3）4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+6H2O+N2↑；（4）①＞；否； ②3.5×10-5 mol/(L·min)；

【解析】

试题分析：(1) 已知：①2Cu（s）＋O2(g)=Cu2O（s）；△H = -169kJ·mol-1，②C（s）＋O2(g)=CO(g)；△H = -110.5kJ·mol-1，③ Cu（s）＋O2(g)=CuO（s）；△H = -157kJ·mol-1，方法a是用碳在高温条件下还原氧化铜，方程式为：2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g)，由②-2×③-①/2，可以得到该方程式，根据盖斯定律，该反应的焓变为-110.5kJ·mol-1-2×（-157kJ·mol-1）-（-169kJ·mol-1）/2=+34．5kJ/mol，答案为：2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+34．5kJ/mol；（2）根据总反应可以写出阳极反应式，阳极反应式为：2Cu-2e­-+2OH-=Cu2O+H2O，消耗氢氧根，pH减小，所以离子交换膜是阴离子交换膜，Ti极是阴极，阴极的电极反应式为2H2O+2e‑=H2↑+2OH­-,Ti极附近的pH增大，为答案为：阴；2Cu-2e-+2OH-= Cu2O+H2O；增大；（3）方法d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，结合元素守恒写出化学反应方程式为4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+6H2O+N2↑，答案为：4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+6H2O+N2↑；（4）实验①③或者②③相比，起始物质的量浓度③是①（或②）的2倍，达到平衡时③中物质的量浓度小于①（或②）的2倍，水蒸气的转化率降低，所以T2>T1,不可以通过比较达到平衡的时间来判断温度的大小，在这个实验里面，温度不是唯一影响速率的因素，还有催化剂，答案为：＞；否；②①前20 min的平均反应速率 v(O2)=v（H2O）/2=(0.05-0.0486)/20min=3.5×10-5 mol/(L·min),答案为：3.5×10-5 mol/(L·min)；

考点：考查电化学、化学平衡