纳米级Cu2 O 粉末,由于量子尺寸效应,其具有特殊的光学、电学及光电化学性质,在太阳电池、传感器、超导体、制氢和电致变色、环境中处理有机污染物等方面有着潜在的应用。
Ⅰ.纳米氧化亚铜的制备
(1)四种制取Cu2O的方法如下:
①火法还原。用炭粉在高温条件下还原CuO;
②最新实验研究用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2可制备纳米级Cu2O,同时放出N2。
已知:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) △H="-a" kJ/mol
Cu(OH)2(s)CuO(s)+H2O(l) △H="b" kJ/mol
4CuO(s)2Cu2O(s)+O2(g) △H="c" kJ/mol
则该方法制备Cu2O的热化学方程式为 。
③工业中主要采用电解法:用铜和钛作电极,电解氯化钠和氢氧化钠的混合溶液,电解总方程式为:2Cu+H2OCu2O+H2↑,则阳极反应式为: 。
④还可采用Na2SO3还原CuSO4法:将Na2SO3 和CuSO4加入溶解槽中,制成一定浓度的溶液,通入蒸气加热,于100℃~104℃间反应即可制得。写出该反应的化学方程式: 。
Ⅱ.纳米氧化亚铜的应用
(2)用制得的Cu2O进行催化分解水的实验
①一定温度下,在2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入10. 0 mol水蒸气,发生反应:
2H2O(g)2H2(g)+O2(g) △H=+484 kJ·mol-1
T1温度下不同时段产生O2的量见下表:
时间/min |
20 |
40 |
60 |
80 |
n(O2)/mol |
1.0 |
1.6 |
2.0 |
2.0 |
前20 min的反应速率v(H2O)= ;该该温度下,反应的平衡常数的表达式K= ;若T2温度下K=0.4,T1 T2(填>、<、=)
②右图表示在t1时刻达到平衡后,只改变一个条件又达到平衡的不同时段内,H2的浓度随时间变化的情况,则t1时平衡的移动方向为 ,t2时改变的条件可能为 ;若以K1、K2、K3分别表示t1时刻起改变条件的三个时间段内的平衡常数,t3时刻没有加入或减少体系中的任何物质,则K1、K2、K3的关系为 ;
③用以上四种方法制得的Cu2O在其它条件相同下分别对水催化分解,产生氢气的速率v随时间t变化如图所示。下列叙述正确的是 。
A.方法③、④制得的Cu2O催化效率相对较高
B.方法④制得的Cu2O作催化剂时,水的平衡转化率最高
C.催化效果与Cu2O颗粒的粗细、表面活性等有
D.Cu2O催化水分解时,需要适宜的温度
铜、铁、锌等质量合成的合金W g,加入FeCl3和盐酸的混合液中,充分反应后:
(1)若无固体剩余,则溶液中的阳离子一定有,还可能有。
(2)若剩余固体为W/3 g,则溶液中的阳离子一定有,可能还有。一定没有。
(3)若剩余固体为g,则溶液中的阳离子一定有,一定没有.
储氢纳米碳管的研制成功体现了科技的进步。用电弧法合成的纳米碳管常伴有大量的杂质碳纳米颗粒,这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,反应中的反应物和生成物有C、CO2、H2SO4、KCr2O7、Cr2(SO4)2、H2O七种物质。
(1)若将碳纳米颗粒分散到一定溶剂中,形成稳定的分散系,所具的性质有
①丁达尔效应②加入饱和(NH4)2SO4溶液产生聚沉③可通过半透膜
(2)请用上述物质填空,配平化学方程式,并标出电子转移的方向和数目(
C++H2SO4→K2SO4++Cr2(SO4)3+H2O
(3)将标准状况下4.48 L产生的气体通入适量的NaOH溶液中充分反应后,溶液中生成盐的质量为19.0g。
(I)若要使生成的盐的质量变为25.2 g,则应继续向溶液中通入该气体g。
(Ⅱ)向生成的19.0 g的盐溶液中加入一定量某物质,充分反应后,减压低温蒸发得到纯净的21.2 g Na2CO3固体。则:
①若只能加入0.05 mol某物质,则加入的物质可以是或。
②若只能加入0.10 mol某物质,则加入的物质可以是或。
下图中的B~K分别代表有关反应的一种反应物或生成物,其中A、C、F、K是固体;E是常见的气体单质而I是红棕色的气态氧化物。固态物质A加热后生成的气体混合物若通过碱石灰只剩余气体B,若通过浓硫酸则只剩余气体D。各物质间的转化关系如下图所示:
请回答下列问题:
(1)写出实验室检验A物质中含有的阳离子的方法。
(2)B与E反应得到1mol H,则此时转移电子的物质的量为mol。
(3)写出实验室制取B的化学方程式。
(4)写出N的稀溶液与过量的铁粉反应的离子方程式。
(5)若混合气体通过碱石灰得到的气体B与通过浓硫酸得到的气体D的物质的量之比是8:5,则用物质的量的关系表示此固体A的组成为。
氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质,用CuSO4溶液和“另一物质”在40~50℃时反应可生成它.CuH具有的性质有:不稳定,易分解;在氯气中能燃烧;与稀盐酸反应能生成一种单质气体;Cu+在酸性条件下发生的反应是:2Cu+===Cu2++Cu.
根据以上信息,结合自己所掌握的化学知识,回答下列问题:
(1)用CuSO4溶液和“另一物质”制CuH的反应中,用氧化还原观点分析,这“另一物质”在反应中作________(填“氧化剂”或“还原剂”).
(2)写出CuH在氯气中燃烧的化学反应方程式:_______________________.
(3)CuH溶解在足量稀盐酸中生成的气体是______(填化学式);
该反应的氧化剂是。(填化学式)
(4)如果把CuH溶解在足量的稀硝酸中生成的气体只有NO,请写出CuH溶解在足量稀硝酸中反应的离子方程式:________________________________________.
咖啡酸(下式中的A)是某种抗氧化剂成分之一,A与FeCl3溶液反应显紫色。
(1)咖啡酸中含氧官能团的名称为__________。
(2)咖啡酸可以发生的反应是__________ (填写序号)。
①氧化反应②加成反应③酯化反应④加聚反应⑤消去反应
(3)咖啡酸可看作l,3,4-三取代苯,其中两个相同的官能团位于邻位,取代基中不含支链。则咖啡酸的结构简式为____________________。
(4)3.6 g咖啡酸与足量碳酸氢钠反应生成气体(标准状况) __________mL。
(5)蜂胶的主要活性成分为CPAE,分子式为C17H16O4,该物质在一定条件下可水解生成咖啡酸和一种醇,该醇为芳香醇,且分子结构中无甲基,则咖啡酸跟该芳香醇在一定条件下反应生成CPAE的化学方程式为____________________。