Question

【題目】納米級Cu2O由于具有優良的催化性能而備受關往，下表為制取納米級Cu2O的三種方法：

方法I	用炭粉在高溫條件下還原CuO
方法Ⅱ	電解法，反應為2Cu +H2OCu2O+H2↑。
方法III	用肼(N2H4)還原新制Cu(OH)2

(1)工業上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ，其原因是反應條件不易控制，若控制不當易生成________________而使Cu2O產率降低

(2)已知：2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s）；△H = -akJ·mol-1

C(s)+1/2O2(g)=CO(g)；△H = -bkJ·mol-1

Cu(s)+ 1/2O2(g)=CuO(s)；△H = -ckJ·mol-1

則方法Ⅰ發生的反應：2CuO(s)+C(s)= Cu2O(s)+CO(g)；△H =_________kJ·mol-1

(3)方法Ⅱ采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度而制備納米Cu2O，裝置如下圖，陽極生成Cu2O，其電極反應式為___________________。

(4)方法Ⅲ為加熱條件下用液態肼(N2H4)還原新制Cu(OH)2來制備納米級Cu2O，同時放出N2。該反應的化學方程式為_________________________。

(5)肼又稱聯氨，易溶于水，是與氨類似的弱堿，用電離方程式表示肼的水溶液顯堿性的原因___________________。

(6)向1L恒容密閉容器中充入0.1molN2H4，在30℃、Ni-Pt催化劑作用下發生反應N2H4(g) N2(g)+2H2(g)，測得混合物體系中， (用y表示)與時間的關系如圖所示。0-4min時間內H2的平均生成速率v(H2)= ____ mol/（L·min）；該溫度下，反應的平衡常數=___________________。

Answer 1

【答案】 Cu –(a+b-2c)kJ/mol（寫成+(a-b+2c)kJ/mol也可） 2Cu-2e-＋2OH-=Cu2O＋H2O 4Cu(OH)2+ N2H42Cu2O + N2↑ + 6H2O N2H4+H2ON2H5++OH- 0.025 0.01

【解析】（1）用炭粉在高溫條件下還原CuO制備Cu2O，若溫度控制不當，易將CuO還原為Cu單質；（2）已知：①2Cu（s）+1/2O2（g）＝Cu2O（s）△H=-akJmol-1，②C（s）+1/2O2（g）＝CO（g）△H=-bkJmol-1，③Cu（s）+1/2O2（g）＝CuO（s）△H=-ckJmol-1，根據蓋斯定律：①+②-2×③可得2CuO（s）+C（s）＝Cu2O（s）+CO（g）△H=-（a+b-2c）kJ/mol；（3）在電解池中，當陽極是活潑電極時，該電極本身發生失電子的反應，在堿性環境下，金屬銅失去電子的電極反應為2Cu-2e-＋2OH-=Cu2O＋H2O；（4）根據題目信息：液態肼還原新制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+ N2H42Cu2O + N2↑ + 6H2O；（5）肼易溶于水，它是與氨類似的弱堿，則電離生成OH-和陽離子，電離方程式為N2H4+H2ON2H5++OH-；（6）設平衡時n（N2）=a，n（H2）=2a，n（N2H4）=0.1 mol-a，則：3a=3.0×（0.1 mol-a），a=0.05 mol。υ（H2）=0.05mol×2/(1L×4min)=0.025mol/（Lmin），K=c(N2)c2(H2)/c(N2H4)=(0.05÷1)(0.05×2÷1)2/(0.10.05)=0.01。