纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu2O的三种方法:
方法Ⅰ
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用炭粉在高温条件下还原CuO
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方法Ⅱ
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电解法,反应为2Cu + H2O Cu2O + H2↑。
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方法Ⅲ
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用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2
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(1)工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ,其原因是反应条件不易控制,若控温不当易生成 而使Cu2O产率降低。
(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
则方法Ⅰ发生的反应:2CuO(s)+C(s)= Cu2O(s)+CO(g);△H = kJ·mol-1。
(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Cu2O,装置如图所示,该电池的阳极生成Cu2O反应式为 。
(4)方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2,该制法的化学方程式为 。
(5)在相同的密闭容器中,用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验:
水蒸气的浓度(mol/L)随时间t(min)变化如下表所示。
序号
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温度
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0
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10
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20
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30
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40
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50
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①
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T1
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0.050
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0.0492
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0.0486
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0.0482
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0.0480
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0.0480
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②
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T1
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0.050
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0.0488
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0.0484
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0.0480
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0.0480
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0.0480
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③
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T2
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0.10
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0.094
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0.090
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0.090
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0.090
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0.090
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下列叙述正确的是 (填字母代号)。
A.实验的温度T2小于T1
B.实验①前20 min的平均反应速率v(O2)=7×10-5 mol·L-1 min-1
C.实验②比实验①所用的催化剂催化效率高