Question

【題目】納米級Cu2O由于具有優良的催化性能而受到關注，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，反應為2Cu+H2OCu2O+H2↑

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

②C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ/mol

③Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s) △H=-157kJ/mol

則方法a中反應的熱化學方程式是：_________________。

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

① 上述裝置中B電極應連______電極（填“℃”或“D”）

② 該離子交換膜為_______離子交換膜（填“陰”或“陽”），該電解池的陽極反應式為：______。

③ 原電池中負極反應式為：_______________。

（3）在相同體積的恒容密閉容器中，用以上方法制得的兩種Cu2O分別進行催化分解水的實驗：

2H2O2H2(g)+O2(g) △H>0

水蒸氣的濃度隨時間t變化如下表所示：

①催化劑的效率：實驗①_______實驗②（填“>”或“<”）；

② 實驗①、②、③的化學平衡常數K1、K2、K3的大小關系為：_______。

Answer 1

【答案】 2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+34. 5kJ/mol D 陰 2Cu-2e-+2OH-= Cu2O+H2O N2H4-4e—+4OH-=N2↑+4H2O ＜ K1=K2＜K3

【解析】(1)①2Cu(s)+ O2(g)═Cu2O(s)△H=-169kJmol-1；②C(s)+ O2(g)═CO(g)△H=-110.5kJmol-1；③2Cu(s)+O2(g)═2CuO(s)△H=-314kJmol-1；
依據蓋斯定律②+①-③得到：C(s)+2CuO (s)=CuO(s)+CO(g)△H=+34.5kJmol-1；

(2)①銅失電子發生氧化反應，為電解池的陽極，故B連接電源的正極，而燃燒電池通氧氣的極為正極，則B連接D；

②電解池工作時，OH-向陽極移動，則離子交換膜為陰離子交換膜；在電解池中，當陽極是活潑電極時，該電機本身發生失電子得還原反應，在堿性環境下，金屬銅失去電子的電極反應為2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；

③原電池的負極發生氧化反應，其電極反應為 N2H4-4e—+4OH-=N2↑+4H2O；

(3)催化劑不會引起化學平衡狀態的改變，會使反應速率加快，反應②比反應①達到平衡所用時間短，平衡狀態相同，反應速率快，所以①＜②，實驗溫度越高達到化學平衡時水蒸氣轉化率越大，②和③相比，③轉化率高，所以T2＞T1；平衡常數只受溫度影響，且升高溫度平衡正向移動，則實驗①、②、③的化學平衡常數K1、K2、K3的大小關系為K1=K2＜K3。