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【題目】納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關注,下表為制取Cu2O的三種方法:

方法I

用碳粉在高溫條件下還原CuO

方法II

用肼N2H4還原新制CuOH2

方法III

電解法,反應為2Cu+H2OCu2O+H2

1已知:2Cus+O2g=Cu2OsH=﹣akJmol﹣1

Cs+O2g=COgH=﹣bkJmol﹣1

Cus+O2g=CuOsH=﹣ckJmol﹣1

則方法I發(fā)生的反應:2Cu Os+Cs=Cu2Os+COg;H= kJmol﹣1

2工業(yè)上很少用方法I制取Cu2O,是由于方法I反應條件不易控制,若控溫不當,會降低Cu2O產率,請分析原因:

3方法II為加熱條件下用液態(tài)肼N2H4還原新制CuOH2來制備納米級Cu2O,同時放出N2

該制法的化學方程式為

4方法III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,寫出電極反應式

并說明該裝置制備Cu2O的原理

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:

2H2Og2H2g+O2gH>0,水蒸氣的濃度mol/L隨時間tmin

變化如下表所示.

序號

Cu2O a克

溫度

0

10

20

30

40

50

方法II

T1

0.050

0.0492

0.0486

0.0482

0.0480

0.0480

方法III

T1

0.050

0.0488

0.0484

0.0480

0.0480

0.0480

方法III

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.實驗前20min的平均反應速率vO2=7×10﹣5molL﹣1min﹣1

c.實驗比實驗所用的Cu2O催化效率高

d. 實驗、、的化學平衡常數的關系:K1=K2<K3

【答案】12c﹣a﹣b;2若溫度不當,會生成Cu;

34CuOH2+N2H42Cu2O+6H2O+N2↑;

4陰極電極反應:2H++2e=H2↑,cOH增大通過陰離子交換膜進入陽極室

陽極電極反應:2 Cu2e+2OH=Cu2O+H2O,獲得Cu2O;

5cd

【解析】

試題分析1已知2Cus+1/2O2g=Cu2Os;H=-akJmol-1,

Cs+1/2O2g=COgH=-bkJmol-1,

Cus+1/2O2g=CuOsH=-ckJmol-1

由蓋斯定律可知,-×2+2CuOs+Cs=Cu2Os+COgH=2c-a-bkJmol-1;

2在加熱條件下,CCuO也能生成Cu,所以若溫度不當,會生成Cu;

3液態(tài)肼N2H4還原新制CuOH2來制備納米級Cu2O,同時放出N2,其反應的方程式為:4CuOH2+N2H42Cu2O+6H2O+N2↑;

4陰極上氫離子得電子生成氫氣,陰極電極反應:2H++2e-=H2↑,cOH-增大,通過陰離子交換膜進入陽極室,陽極發(fā)生氧化反應,堿性條件下Cu在陽極失去電子得到Cu2O與H2O,陽極電極反應式為:2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O;

5a.實驗溫度越高達到化學平衡時水蒸氣轉化率越大,相比,轉化率高,所以T2>T1,故a錯誤;b.實驗前20min的平均反應速率 vH2===7×10-5 molL-1 min-1,則vO2=1/2vH2=3.5×10-5mol/L.min,故b錯誤;c.②③化學平衡狀態(tài)未改變,反應速率加快,則是加入了催化劑,催化劑的活性越高,速率越快,在相等時間內,中水蒸氣的濃度變化比快,則實驗比實驗所用的Cu2O催化效率高,故c正確;d.該反應為吸熱反應,溫度越高,k越大,由a分析可知,T2>T1,所以實驗、、的化學平衡常數的關系:K1=K2<K3,故d正確;故答案為cd。

練習冊系列答案
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