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+H2O Cu2O+H2↑

（1）工業上常用方法b制取Cu2O而很少用方法a，其原因是反應條件不易控制，若控溫不當易生成__而使Cu2O產率降低。

（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

則方法a中發生的反應：2CuO(s)＋C(s)= Cu2O(s)＋CO(g)；△H=________。

（3）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－的濃度來制備納米Cu2O，裝置如圖所示：

①上述裝置中B電極應連_________電極(填“C”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______________。

（4）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：2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) ΔH>0。水蒸氣的濃度隨時間t的變化如下表所示：

序號	溫度/℃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催化劑的催化效率: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】 Cu +34.5kJ·mol－1 D 陰 2Cu-2e－+2OH－ Cu2O+H2O N2H4-4e－+4OH－ N2↑+4H2O < K1=K2<K3

【解析】（1）用炭粉在高溫條件下還原CuO容易生成Cu，反應不易控制生成Cu2O，故答案為：反應不易控制，易還原產生Cu而使Cu2O產率降低；（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；用炭粉在高溫條件下還原CuO制取Cu2O和CO的化學方程式為C（s）+2CuO （s）=Cu2O（s）+CO（g），該反應可以是②-③×2-×①，反應的焓變是-110.5kJ/mol-（-157kJ/mol×2）-×（-169kJ/mol）=+34.5kJ/mol；（3）①該電解池的陽極發生氧化反應，所以Cu失去電子，與氫氧根離子結合生成氧化亞銅和水，故銅為陽極，燃料電池中通入氧氣一極D極氧氣得電子產生氫氧根離子，故上述裝置中B電極應連D電極；②該離子交換膜為陰離子交換膜，電極反應式是2Cu-2e-+2OH-= Cu2O+H2O；③原電池中負極堿性條件下N2H4失電子產生氮氣，電極反應式為N2H4-4e－+4OH－ N2↑+4H2O；（4）①根據表中數據可知，實驗②先達到平衡，催化劑的催化效率:實驗①<實驗②；②溫度相同K值相同，則K1=K2，從表中數據可知實驗③的水蒸氣轉化率低，故K3較小，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。