Question

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的四種方法：

方法a	用炭粉在高溫條件下還原CuO
方法b	用葡萄糖還原新制的Cu（OH）2制備Cu2O；
方法c	電解法，反應為2Cu+H2O  電解  .   Cu2O+H2↑．
方法d	用肼（N2H4）還原新制Cu（OH）2

（1）工業(yè)上常用方法c和方法d制取Cu₂O，而很少用方法a，其主要原因是

 

（2）已知：2Cu（s）+

1

2

O₂（g）=Cu₂O（s）；△H=-169kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ?mol^-1
Cu（s）+

1

2

O₂（g）=CuO（s）；△H=-157kJ?mol^-1
則方法a發(fā)生的熱化學方程式：2CuO（s）+C（s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=

 

kJ?mol^-1
（3）方法c采用陰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1所示：該電池的陽極反應式為

 

；鈦極附近的pH值

 

（增大、減小、不變）．
（4）方法d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．該制法的化學方程式為

 

．
（5）用以上四種方法制得的Cu₂O在某相同條件下分別對水催化分解，產(chǎn)生氫氣的體積V（H₂）隨時間t變化如圖2所示．下列敘述正確的是

 

（填字母代號）．
A．Cu₂O催化水分解時，需要適宜的溫度
B．c、d方法制得的Cu₂O催化效率相對較高
C．催化效果與Cu₂O顆粒的粗細、表面活性等有關
D．d方法制得的Cu₂O作催化劑時，水的平衡轉(zhuǎn)化率最高
（6）以上制得的Cu₂O對氨氣和氧氣反應有一定的催化作用，且在不同溫度下生成不同產(chǎn)物（如圖3）：4NH₃+5O₂?4NO+6H₂O，4NH₃+3O₂?2N₂+6H₂O，溫度較低時以生成

 

為主，溫度高于900℃時，NO產(chǎn)率下降的原因是

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學電源新型電池,物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）用炭粉在高溫條件下還原CuO容易生成Cu；
（2）根據(jù)蓋斯定律結(jié)合熱化學方程式的書寫方法來書寫；
（3）在電解池的陽極發(fā)生失電子的氧化反應；鈦極是陰極發(fā)生氫離子得電子的還原反應，據(jù)此分析附近pH值變化；
（4）根據(jù)“液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂來制備納米級Cu₂O，同時放出N₂”來書寫化學方程式；
（5）根據(jù)圖象曲線的變化趨勢判斷，曲線斜率越大，反應速率越大，溫度升高，斜率逐漸減小，以此解答；
（6）根據(jù)圖象可知溫度低時生成氮氣，溫度高時生成NO，但該反應為放熱反應，則溫度高于900℃時，NO產(chǎn)率下降．

解答： 解：（1）用炭粉在高溫條件下還原CuO容易生成Cu，反應不易控制生成Cu₂O，故答案為：反應不易控制，易還原產(chǎn)生Cu；
（2）已知：①2Cu（s）+

1

2

O₂（g）=Cu₂O（s）△H=-169kJ?mol^-1，
②C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol^-1，
③Cu（s）+

1

2

O₂（g）═CuO（s）△H=-157kJ?mol^-1
用炭粉在高溫條件下還原CuO制取Cu₂O和CO的化學方程式為C（s）+2CuO （s）=Cu₂O（s）+CO（g），
該反應可以是②-③×2-

1

2

×①，反應的焓變是-110.5kJ?mol^-1-（-157kJ?mol^-1×2）-

1

2

×（-169kJ?mol^-1）=34.5kJ?mol^-1，
故答案為：+34.5；
（3）在電解池中，當陽極是活潑電極時，該電機本身發(fā)生失電子得還原反應，在堿性環(huán)境下，金屬銅失去電子的電極反應為2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O，鈦極是陰極發(fā)生氫離子得電子的還原反應，所以消耗氫離子，則PH值增大，
故答案為：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O；增大；
（4）根據(jù)題目信息：液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂來制備納米級Cu₂O，同時放出N₂，得出化學方程式為：4Cu（OH）₂+N₂H₄

△   .

2Cu₂O+N₂↑+6H₂O，
故答案為：4Cu（OH）₂+N₂H₄

△   .

2Cu₂O+N₂↑+6H₂O；
（5）A．溫度升高，斜率逐漸減小，說明Cu₂O催化水分解時，需要適宜的溫度，故A正確；
B．c、d曲線斜率較大，說明反應速率較大，則c、d方法制得的Cu₂O催化效率相對較高，故B正確；
C．用不同的方法制備的氧化亞銅的顆粒大小不同，由圖象可知催化效果不同，則催化效果與Cu₂O顆粒的粗細、表面活性等有關，故C正確；
D．催化劑只改變反應速率，不影響平衡移動，故D錯誤．
故答案為：ABC；
（6）根據(jù)圖象可知溫度低時生成氮氣，溫度高時生成NO，但該反應為放熱反應，則溫度高于900℃時，NO產(chǎn)率下降，
故答案為：N₂；反應放熱，溫度升高NH₃轉(zhuǎn)化率降低．

點評：本題考查較為綜合，涉及氧化亞銅的制備方案、電解、蓋斯定律的應用、化學平衡以及反應速率的影響等知識，側(cè)重于學生的分析能力的考查，題目難度中等．