Question

【題目】納米級(jí)Cu2O是優(yōu)良的催化劑和半導(dǎo)體材料，工業(yè)上常用下列方法制備Cu2O。
（1）熱還原法
加熱條件下，用液態(tài)肼（N2H4）還原新制的Cu(OH）2制備Cu2O，同時(shí)放出N2。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
（2）電解法 以氫氧燃料電池為電源，用電解法制備Cu2O的裝置如圖。

①A的化學(xué)式為。
②燃料電池中，OH-的移動(dòng)方向?yàn)?/span>（填“由左向右”或“由右向左”）；電解池中，陽極的電極反應(yīng)式為。
③電解一段時(shí)間后，欲使陰極室溶液恢復(fù)原來組成，應(yīng)向其中補(bǔ)充一定量 (填化學(xué)式）。
④制備過程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)為（填化學(xué)式）。
（3）干法還原法
利用反應(yīng)Cu +CuO Cu2O制備Cu2O。將反應(yīng)后的均勻固體混合物（含有三種成分）等分為兩份，一份與足量H2充分反應(yīng)后，固體質(zhì)量減少6.4g；另一份恰好溶于500mL稀硝酸，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48LNO，該稀硝酸的物質(zhì)的量濃度為。

Answer 1

【答案】
（1）4Cu(OH）2+N2H4 N2+2Cu2O+6H2O
（2）O2；由左向右；2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O；H2O；H2
（3）3.2mol/L
【解析】（1）在加熱條件下，用液態(tài)肼（N2H4）還原新制的Cu(OH）2制備Cu2O，同時(shí)放出N2。根據(jù)原子守恒、電子守恒可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Cu(OH）2+N2H4 N2+2Cu2O+6H2O；
（2）①用氫氧燃料電池為電源，用電解法制備Cu2O，則Cu電極與電源的正極連接，在燃料電池通氧氣的極為正極，通入氫氣的電極為負(fù)極，所以可知?dú)怏wA為氧氣，A的化學(xué)式為O2 ；②根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，在原電池內(nèi)陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故燃料電池內(nèi)OH-的移動(dòng)方向?yàn)閺淖笙蛴乙苿?dòng)；在電解池中陽極是銅被氧化產(chǎn)生Cu+ ， 然后與溶液中的OH-結(jié)合形成Cu2O，電極反應(yīng)式為2Cu+ 2OH-- 2e-=Cu2O+H2O；③電解池內(nèi)發(fā)生的總反應(yīng)式為2Cu+H2O Cu2O+H2↑，可知從溶液中減少了水的組成，故需要補(bǔ)充的物質(zhì)是水，化學(xué)式是H2O；④電解池陰極得到的氫氣可補(bǔ)充燃料電池中，作為燃料消耗的氫氣，可見可循環(huán)的物質(zhì)為H2；
（3） 將Cu2O拆分為Cu、CuO，原混合物看做Cu、CuO的混合物,將一份混合物用足量的氫氣還原，得到Cu和水，反應(yīng)后固體質(zhì)量減少6.40g為混合物中O元素的質(zhì)量，O原子的物質(zhì)的量為n(O）=6.4g÷16g/mol=0.4mol，根據(jù)Cu元素守恒可知n(CuO）= n(O）=0.4mol；另一份中加入500mL稀硝酸，固體恰好完全溶解，溶液中溶質(zhì)為Cu(NO3）2 ， 且同時(shí)收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO氣體4.48L，NO的物質(zhì)的量為n(NO）=4.48L÷22.4L/mol=0.2mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知在拆分后Cu、CuO的混合物中,2n(Cu）=3n(NO）=3×0.2mol，n (Cu）=0.3mol，由銅元素守恒可知n[Cu(NO3）2]=n（CuO）+n（Cu）=0.4mol+0.3mol=0.7mol，根據(jù)氮元素守恒可知n(HNO3）= n(NO）+2 n[Cu(NO3）2] =0.2mol+ 2× 0.7mol=1.6mol，硝酸的濃度為1.6mol÷0.5L=3.2 mol/L。
（1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律進(jìn)行書寫化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)原電池原理進(jìn)行分析即可；
（3）根據(jù)守恒法進(jìn)行計(jì)算即可。