Question

【題目】納米級(jí)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的兩種方法：

方法a	用炭粉在高溫條件下還原CuO
方法b	電解法，反應(yīng)為2Cu+H2OCu2O+H2↑

（1）工業(yè)上常用方法b制取Cu2O而很少用方法a，其原因是反應(yīng)條件不易控制，若控溫不當(dāng)易生成__________而使Cu2O產(chǎn)率降低。

（2）已知：①2Cu(s)+ O2(g)＝Cu2O(s) ΔH1=－169 kJ·mol－1

②C(s)+ O2(g)＝CO(g) ΔH2=－110.5 kJ·mol－1

③Cu(s)+ O2(g)＝CuO(s) ΔH3=－157 kJ·mol－1

則方法a中發(fā)生的反應(yīng)：2CuO(s)＋C(s)＝Cu2O(s)＋CO(g)；△H=________。

（3）方法b是用肼燃料電池為電源，通過(guò)離子交換膜電解法控制電解液中OH－的濃度來(lái)制備納米Cu2O，裝置如圖所示：

①上述裝置中B電極應(yīng)連_________電極(填“C”或“D”)。

②該離子交換膜為____離子交換膜(填“陰”或“陽(yáng)”)，該電解池的陽(yáng)極反應(yīng)式為_______。

③原電池中負(fù)極反應(yīng)式為______________。

Answer 1

【答案】Cu +34.5kJ·mol－1 D 陰 2Cu-2e－+2OH－＝Cu2O+H2O N2H4-4e－+4OH－＝N2↑+4H2O

【解析】

（1）碳會(huì)將CuO還原為銅；

（2）根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行求解；

（3）①銅電極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)；原電池中正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；

②離子交換膜要控制電解液中OH-的濃度，陰離子交換膜才能控制氫氧根濃度；

③原電池中負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。

（1）在加熱條件下，C會(huì)將CuO還原為Cu，故方法I反應(yīng)條件不易控制，若控溫不當(dāng)易生成Cu而使Cu2O產(chǎn)率降低；

（2）已知：①2Cu（s）+O2（g）＝Cu2O（s）△H=-169kJmol-1

②C（s）+O2（g）＝CO（g）△H=-110.5kJmol-1

③Cu（s）+O2（g）＝CuO（s）△H=-157kJmol-1
根據(jù)蓋斯定律①+②-2×2可得2CuO（s）+C（s）＝Cu2O（s）+CO（g）△H=+34.5kJmol-1；

（3）①原電池中D電極通入氧氣，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，故D電極為正極，C電極為負(fù)極；電解池中B電極為銅，銅在反應(yīng)過(guò)程被氧化，故為陽(yáng)極，與外接電源的正極相連，即與D相連，故答案為：D；

②該方法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(dāng)陽(yáng)極是活潑電極時(shí)，該電極本身發(fā)生失電子得還原反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，金屬銅失去電子的電極反應(yīng)為2Cu-2e-+2OH-＝Cu2O+H2O；

③原電池中負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極通入N2H4失電子被氧化成N2，負(fù)極反應(yīng)式為N2H4-4e－+4OH－＝N2↑+4H2O。