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+H2OCu2O+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=－169kJ·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___。

Answer 1

【答案】Cu +34.5kJ·mol－1 D 陰 2Cu-2e－+2OH－=Cu2O+H2O N2H4-4e－+4OH－=N2↑+4H2O

【解析】

（1）碳粉能把氧化銅還原為銅粉；

（2）利用蓋斯定律計算2CuO(s)＋C(s)=Cu2O(s)＋CO(g)的焓變；

（3）根據裝置圖，Cu生成Cu2O，金屬銅失電子發生氧化反應，銅為陽極；肼燃料電池中通入氧氣的一極發生還原反應，所以D是正極、C是負極。

（1）碳粉能把氧化銅還原為銅粉，若控溫不當易生成Cu而使Cu2O產率降低；

（2）①2Cu(s)+O2(g)=Cu2O(s) ΔH1=－169kJ·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

根據蓋斯定律①+②－③×2得：2CuO(s)＋C(s)=Cu2O(s)＋CO(g)；△H=+34.5kJ·mol－1；

（3）①根據裝置圖，Cu生成Cu2O，銅元素失電子發生氧化反應，銅為陽極，B電極連正極，應與肼燃料電池的D電極相連；

②根據題意，需要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，所以該離子交換膜為陰離子交換膜；陽極銅失電子生成Cu2O，電解池的陽極反應式為2Cu-2e－+2OH－=Cu2O+H2O；

③肼燃料電池中，燃料肼在負極失電子生成氮氣和水，負極反應方程式是N2H4-4e－+4OH－=N2↑+4H2O。