Question

【题目】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的两种方法：

方法a	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法b	电解法，反应为2Cu+H2O Cu2O+H2↑

（1）工业上常用方法b制取Cu2O而很少用方法a，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成__而使Cu2O产率降低。

（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

则方法a中发生的反应：2CuO(s)＋C(s)= Cu2O(s)＋CO(g)；△H=________。

（3）方法b是用肼燃料电池为电源，通过离子交换膜电解法控制电解液中OH－的浓度来制备纳米Cu2O，装置如图所示：

①上述装置中B电极应连_________电极(填“C”或“D”)。

②该离子交换膜为____离子交换膜(填“阴”或“阳”)，该电解池的阳极反应式为_______。

③原电池中负极反应式为______________。

（4）在相同体积的恒容密闭容器中，用以上方法制得的两种Cu2O分别进行催化分解水的实验：2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) ΔH>0。水蒸气的浓度随时间t的变化如下表所示：

序号	温度/℃c/mol·L-1t/min	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.049 2	0.048 6	0.048 2	0.048 0	0.048 0
②	T1	0.050	0.048 8	0.048 4	0.048 0	0.048 0	0.048 0
③	T2	0.10	0.096	0.093	0.090	0.090	0.090

①催化剂的催化效率:实验①_______实验②(填“>”或“<”)。

②实验①、②、③的化学平衡常数K1、K2、K3的大小关系为________。

Answer 1

【答案】 Cu +34.5kJ·mol－1 D 阴 2Cu-2e－+2OH－ Cu2O+H2O N2H4-4e－+4OH－ N2↑+4H2O < K1=K2<K3

【解析】（1）用炭粉在高温条件下还原CuO容易生成Cu，反应不易控制生成Cu2O，故答案为：反应不易控制，易还原产生Cu而使Cu2O产率降低；（2）已知：①2Cu（s）+O2（g）=Cu2O（s）△H=-169kJ/mol，②C（s）+O2（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/mol，③Cu（s）+O2（g）═CuO（s）△H=-157kJ/mol；用炭粉在高温条件下还原CuO制取Cu2O和CO的化学方程式为C（s）+2CuO （s）=Cu2O（s）+CO（g），该反应可以是②-③×2-×①，反应的焓变是-110.5kJ/mol-（-157kJ/mol×2）-×（-169kJ/mol）=+34.5kJ/mol；（3）①该电解池的阳极发生氧化反应，所以Cu失去电子，与氢氧根离子结合生成氧化亚铜和水，故铜为阳极，燃料电池中通入氧气一极D极氧气得电子产生氢氧根离子，故上述装置中B电极应连D电极；②该离子交换膜为阴离子交换膜，电极反应式是2Cu-2e-+2OH-= Cu2O+H2O；③原电池中负极碱性条件下N2H4失电子产生氮气，电极反应式为N2H4-4e－+4OH－ N2↑+4H2O；（4）①根据表中数据可知，实验②先达到平衡，催化剂的催化效率:实验①<实验②；②温度相同K值相同，则K1=K2，从表中数据可知实验③的水蒸气转化率低，故K3较小，则实验①、②、③的化学平衡常数K1、K2、K3的大小关系为K1=K2<K3。