Question

【题目】纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到科学家的不断关注，下列为制取Cu2O的三种方法：

方法Ⅰ	用碳粉在高温条件下还原CuO
方法Ⅱ	电解法，原理为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑
方法Ⅲ	用肼(N2H4)还原新制的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_________________________ 。

（2）方法Ⅱ利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，该电池的阳极反应式为______________________________ ；电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况)时，停止电解，通过离子交换膜的阴离子的物质的量为________mol。(离子交换膜只允许OH－通过)

（3）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O，同时放出N2。生成1molN2时，生成Cu2O的物质的量为________________。

（4）肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。写出肼-空气燃料电池放电时负极的电极反应式：___________________________。

Answer 1

【答案】反应不易控制，Cu2O可能被C继续还原为Cu2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O0.012molN2H4+4OH－-4e－=4H2O+N2↑

【解析】

（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C还原CuO生成的Cu2O可能被C继续还原为Cu，反应不易受控制。（2）阳极Cu失去电子发生氧化反应，2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O。电池阴极的反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴极生成的气体为H2，标准状况下生成气体的物质的量为0.005mol，所以通过离子交换膜的阴离子的物质的量为0.01mol。(3)方法Ⅲ的化学反应方程式为N2H4+4Cu(OH)2=2 Cu2O＋6H2O+N2↑，由化学方程式可知，生成1molN2时，同时生成Cu2O的物质的量为2mol。(4)燃料负极失去电子发生氧化反应，电极方程式为N2H4+4OH－-4e－=4H2O+N2↑。