(14分)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
| 电解法:2Cu+H2O Cu2O+H2↑
|
方法Ⅲ
| 用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2
|
(1)工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu
2O而很少用方法Ⅰ,其原因是反应条件不易控制,若控温不当易生成
而使Cu
2O产率降低。
(2)已知:①C(s)+O
2(g)=CO
2(g) △H=akJ·mol
—1;
②2CO(g)+O
2(g)=2CO
2(g) △H=bkJ·mol
—1;
③2Cu
2O(s)+O
2(g)=4CuO(s) △H=ckJ·mol
—1.
方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体,写出制备反应的热化学方程式
。
(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,该电池的阳极生成Cu
2O反应式为
。

(4)方法Ⅲ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
。
(5)方法Ⅲ可以用甲醛稀溶液替代肼,但因反应温度较高而使部分产品颗粒过大,
(填操作名称)可分离出颗粒过大的Cu
2O。
(6)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:

⊿H>0
水蒸气的浓度(mol·L
-1)随时间t (min)变化如下表:
序号
| 温度
| 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
|
可以判断:实验①的前20 min的平均反应速率 ν(O
2)=
;实验温度T
1 T
2(填“>”、“<”);催化剂的催化效率:实验①
实验②(填“>”、“<”)。