Question

納米級Cu₂O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注，下表為制取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(yīng)為2Cu + H2O  Cu2O + H2↑。
方法Ⅲ	用肼（N2H4）還原新制Cu(OH)2

 
（1）工業(yè)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(yīng)條件不易控制，若控溫不當(dāng)易生成        而使Cu₂O產(chǎn)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(fā)生的反應(yīng)：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，裝置如圖所示，該電池的陽極生成Cu₂O反應(yīng)式為                。

（4）方法Ⅲ為加熱條件下用液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu(OH)₂來制備納米級Cu₂O，同時放出N₂，該制法的化學(xué)方程式為            。
（5）在相同的密閉容器中，用以上兩種方法制得的Cu₂O分別進(jìn)行催化分解水的實驗：
水蒸氣的濃度（mol/L）隨時間t(min)變化如下表所示。

序號	溫度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

下列敘述正確的是        （填字母代號）。
A．實驗的溫度T₂小于T₁
B．實驗①前20 min的平均反應(yīng)速率v(O₂)=7×10^-5 mol·L^-1 min^-1 
C．實驗②比實驗①所用的催化劑催化效率高

Answer 1

（1）銅（或Cu）
（2）-（a+b-2c）kJ/mol（或2c–a-b）
（3）2Cu－2e^－＋2OH^－=Cu₂O＋H₂O
（4）4Cu(OH)₂ + N₂H₄2Cu₂O + N₂↑ + 6H₂O  
（5）C

（1）用炭粉在高溫條件下還原CuO，若控溫不當(dāng)易生成銅而使Cu2O產(chǎn)率降低；
（2）根據(jù)蓋斯定律，設(shè)三個方程式依次分別為A、B、C，則所求熱化學(xué)程式為
A+B-2C，即2CuO（s）+C（s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=-(a+b-2c)kJ/mol。
（3）陽極電極反應(yīng)式是，2Cu－2e^－＋2OH^－=Cu₂O＋H₂O；
（4）N₂H₄與Cu(OH)₂反應(yīng)，產(chǎn)物除Cu₂O、N₂外還有水生成，其方程式為4Cu(OH)₂+ N₂H₄2Cu₂O + N₂↑ + 6H₂O  
（5）實驗②③相比，實驗③水蒸氣的起始物質(zhì)的量濃度實驗②的2倍，達(dá)平衡物質(zhì)的量濃度卻小于2倍，說明T₁到T₂平衡向正方向移動，而正反應(yīng)為吸熱，所以T_I到T₂是升高溫度，T₂大于T₁，A錯；根據(jù)反應(yīng)速率的定義，實驗①前20min的平均反應(yīng)速率V（H₂O）=7×10^-5mol/L，所以v(O₂)=3.5×10^-5mol·L^-1 min^-1，B錯；實驗②和①相比，達(dá)到平衡狀態(tài)相同，但所用時間短，反應(yīng)速率快，所以實驗②比實驗①所用的催化劑效率高，正確。