纳米级Cu
2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu
2O的三种方法:
方法Ⅰ
| 用炭粉在高温条件下还原CuO
|
方法Ⅱ
| 用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2
|
方法Ⅲ
| 电解法:2Cu+H2O Cu2O+H2↑
|
已知:2Cu(s)+1/2O
2(g)=Cu
2O(s);△H=-akJ·mol
-1C(s)+1/2O
2(g)=CO(g);△H=-bkJ·mol
-1Cu(s)+1/2O
2(g)=CuO(s);△H=-ckJ·mol
-1则方法Ⅰ发生的反应:2CuO(s)+C(s)=Cu
2O(s)+CO(g) △H =
kJ·mol
-1(1)工业上很少用方法Ⅰ制取Cu
2O是由于方法Ⅰ反应条件不易控制,若控温不当,会降低Cu
2O产率,请分析原因:
。
(2)方法Ⅱ为加热条件下用液态肼(N
2H
4)还原新制Cu(OH)
2来制备纳米级Cu
2O,同时放出N
2。该制法的化学方程式为
。
(3)方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH
-的浓度而制备纳米Cu
2O,装置如图所示,写出电极反应式:阴极
;阳极
。

(4)在相同的密闭容器中,用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的Cu
2O分别进行催化分解水的实验:2H
2O(g)

2H
2(g)+ O
2(g)⊿H >0,水蒸气的浓度(mol·L
-1)随时间t (min)变化如下表所示:
序号
| Cu2Oa克
| 温度
| 0
| 10
| 20
| 30
| 40
| 50
|
①
| 方法Ⅱ
| T1
| 0.050
| 0.0492
| 0.0486
| 0.0482
| 0.0480
| 0.0480
|
②
| 方法Ⅱ
| T1
| 0.050
| 0.0488
| 0.0484
| 0.0480
| 0.0480
| 0.0480
|
③
| 方法Ⅲ
| T2
| 0.10
| 0.094
| 0.090
| 0.090
| 0.090
| 0.090
|
下列叙述正确的是
(填字母代号)。
a.实验的温度T
2小于T
1b.实验①前20 min的平均反应速率v(O
2)=7×10
-5mol·L
-1min
-1c.实验②比实验①所用的催化剂催化效率高
d.实验①、②、③的化学平衡常数的关系:K
1=K
2<K
3