Question

9．納米級Cu₂O是優(yōu)良的催化劑和半導(dǎo)體材料，工業(yè)上常用下列方法制備Cu2O．
①熱還原法：加熱條件下，用液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制的Cu（OH）₂制備Cu₂O，同時放出N₂．
②電解法：以甲醇燃料電池為電源，用電解法制備Cu₂O的裝置如圖所示：

（1）寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式：4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2Cu₂O+6H₂O．
（2）氣體A的化學(xué)式為O₂．
（3）電解池中，陽極的電極反應(yīng)式為2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O．
（4）電解一段時間后，欲使陰極室溶液恢復(fù)原來組成，應(yīng)向其中補充一定量的H₂O  （填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 本題探究熱還原法、電解法制備Cu₂O的原理，其中熱還原法是加熱條件下，利用液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制的Cu（OH）₂制備Cu₂0，同時先是氮氣；電解法是利用氫氧燃料電池用銅作陽極電解氫氧化鈉溶液制得Cu₂0，同時還考查了有關(guān)電化學(xué)理論，如電極反應(yīng)式及電極的判斷等；
（1）在加熱條件下，用液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制的Cu（OH）₂制備Cu₂0，同時放出N₂，結(jié)合質(zhì)量守恒定律和氧化還原反應(yīng)可寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）電解池中銅為陽極，A為原電池的正極；
（3）電解池的陽極是銅電極被氧化，可根據(jù)陽極周圍的堿性環(huán)境及電解產(chǎn)物來書寫電極反應(yīng)式；
（4）電解池中發(fā)生的總反應(yīng)式為2Cu+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，根據(jù)電解什么補什么的原則，可知需要補充的物質(zhì)．

解答 解：（1）根據(jù)反應(yīng)物N₂H₄和Cu（OH）₂，生成物是Cu₂O、H₂O和N₂，可得化學(xué)方程式為4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2Cu₂O+6H₂O，
故答案為：4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2Cu₂O+6H₂O；
（2）燃料電池通氧氣的極為正極，連接電解池陽極（銅電極）的極為正確，可知氣體A為氧氣，故答案為：O₂；
（3）電解池陽極是銅被氧化，電極反應(yīng)式為2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O，故答案為：2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O；
（4）電解池內(nèi)發(fā)生的總反應(yīng)式為2Cu+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，可知需要補充的物質(zhì)是水，故答案為：H₂O．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)原理、電化學(xué)理論等，題目難度中等，明確反應(yīng)過程是解題的關(guān)鍵，注意在學(xué)習(xí)中歸納總結(jié)．