（13分）纳米级Cu2O具有特殊的光学、电学及光电化学性质，在太阳能电池、传感器、超导体等...

（13分）纳米级Cu2O具有特殊的光学、电学及光电化学性质，在太阳能电池、传感器、超导体等方面有着潜在的应用，研究制备纳米氧化亚铜的方法已成为当前的热点研究之一。已知Cu+易在酸性条件下发生：2Cu+=Cu2+＋Cu。

方法一：在新制Cu(OH)2浊液中滴入N2H4·H2O水溶液，蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，同时产生无色无味的气体。

（1）写出上述制备过程中的总反应方程式　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　 。

（2）用甲醛稀溶液代替N2H4·H2O水溶液也可以实现上述转化，但需水温较高，且往往会生成极少量颗粒较大的Cu2O，用　　 　 　　 的方法可分离出颗粒过大的Cu2O。

方法二：以铜作阳极，石墨作阴极电解。已知：①铜作阳极时，铜先被氧化生成Cu+，后Cu+继续氧化生成Cu2+；②在碱性溶液中CuCl浊液易转化为Cu2O。

（3）以NaOH溶液作为电解质溶液时需添加NaCl，其目的是　　　　　　　　 　　 ，写出阳极反应方程式　　　　　　 　　 　　 。

（4）写出在碱性溶液中CuCl浊液转化为Cu2O的离子方程式　　　　　　 　　　　　　　 　　 。

（5）这样制得的Cu2O中往往含有CuCl，请设计实验证明CuCl的存在 　　　　　　　　　　 。

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（15分）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：

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

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（12分）纳米ZnS具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学等领域应用广泛。以工业废渣锌灰（主要成分为Zn、ZnO，还含有Fe2O3、FeO、CuO等杂质）为原料制备纳米ZnS的工业流程如下：

请回答下列问题。

（1）酸浸时FeO与稀HNO3反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）将酸浸的尾气循环利用，加入的X气体可以是　　　　 。

（3）流程中加入ZnO调pH的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）滤渣2中的成分是　　　　　　 。

（5）已知ZnS的溶度积Ksp＝1.6×10－24，溶液中Zn2+浓度为0.01mol·L-1，则溶液中S2—浓度大于　　　　 mol·L一1，才生成ZnS沉淀。

（6）试设计简单实验方案，判断所得ZnS样品颗粒是否为纳米级　　 　　　 　　 　　　　 。

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纳米ZnS具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学等领域应用广泛．以工业废渣锌灰（主要成分为Zn、ZnO，还含有Fe2O3、FeO、CuO等杂质）为原料制备纳米ZnS的工业流程如下：（已知Ksp=3.810﹣38； Ksp=210﹣20；Ksp（ZnS）=1.610﹣24）

下列说法不正确的是：

A. 酸浸时FeO与稀HNO3反应的离子方程式为3FeO+10H++ NO3﹣═3Fe3++NO↑+5H2O

B. 将酸浸的尾气循环利用，加入的X气体可以是O2

C. 滤渣2中的成分是Zn和Fe

D. 当溶液中Zn2+浓度为小于1.010﹣5mol•L﹣1时，则可认为其沉淀完全．若要使Zn2+沉淀完全，溶液中S2﹣浓度应大于1.610﹣19mol•L﹣1

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纳米ZnS具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学等领域应用广泛．以工业废渣锌灰（主要成分为Zn、ZnO，还含有Fe2O3、FeO、CuO等杂质）为原料制备纳米ZnS的工业流程如下：

（已知Ksp[Fe（OH）3]=3.8×10﹣38； Ksp[Cu（OH）2]=2×10﹣20；Ksp（ZnS）=1.6×10﹣24）

下列说法不正确的是

A．酸浸时FeO与稀HNO3反应的离子方程式为3FeO+10H++NO═3Fe3++NO↑+5H2O

B．将酸浸的尾气循环利用，加入的X气体可以是O2

C．滤渣2中的成分和Zn和Fe

D．当溶液中Zn2+浓度为小于1.0×10﹣5mol•L﹣1时，则可认为其沉淀完全．若要使Zn2+沉淀完全，溶液中S2﹣浓度应大于1.6×10﹣19mol•L﹣1

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镍配合物在传感器、磁记录材料、储氢材料、电极催化剂和化学键研究等方面有着广泛的应用。以纯镍片为原料制备一种镍配合物[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O的主要流程如下：

（1）工业上镍氢电池总反应式为：LaNi5H6 + NiOOH LaNi5 + Ni(OH)2，其中KOH作电解质溶液，负极电极反应式为：_______________________

（2）常温下，镍投入60%的浓硝酸无明显现象，流程中需控制反应温度50-60oC，控温原因可能是_______，写出离子反应方程式：____________________________。

（3）冷却结晶后洗涤、过滤、干燥得到[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O，其中洗涤的正确操作是___________________________________________________________________。

（4）氨化过程中应控制溶液pH范围8～9，其原因是_____________________________。上述流程中，有关说法正确的是___________

A．氨化操作为在过量氨水和氯化铵缓冲溶液中，缓慢滴入酸化的NiCl2溶液，并不断搅拌

B．此缓冲溶液中微粒浓度大小顺序为：c(Cl—)> c(NH3·H2O) >c(NH4+) > c(OH—)> c(H+)

C．冷却结晶后的母液加适量氨水调节pH后可以循环利用

D．可以用热的浓硫酸和浓硝酸混合溶液代替浓硝酸溶解镍片

（5）为测定化合物[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O的组成，进行如下实验：

实验一：称取样品0.6460 g，加入过量的浓NaOH溶液，煮沸，冷却，蒸出的氨用40.00 mL 0.5000 mol·L-1的盐酸完全吸收，并用蒸馏水定容至100 mL，得溶液B。取B溶液20.00 mL，加入指示剂少量，用0.1000 mol·L-1NaOH滴定，消耗NaOH溶液20.00 mL。

实验二：另取该样品0.6460 g，溶于水，以0.1000 mol·L-1AgNO3溶液滴定至恰好反应完全，消耗AgNO3溶液20.00 mL。相应反应化学方程式为： [Ni(NH3)xCly]Clz+zAgNO3=[Ni (NH3)xCly] (NO3)z+zAgCl↓ 测得该镍配合物的化学式为______________。

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(CdSe)n小团簇（CdnSen，n=1~16）为Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，具有独特的光学和电学性质，常应用于发光二极管、生物系统成像与诊断等方面。

回答下列问题：

(1)基态Se原子的价层电子排布式为___。

(2)Cd的第一电离能大于同周期相邻元素，原因是___。

(3)CdS、CdSe、CdTe均为重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，熔点分别为1750℃、1350℃、1041℃，上述熔点呈规律性变化的原因是___。

(4)利用有机配体PH3、N(CH3)3等修饰(CdSe)2可改善其光致发光效率。其中PH3的空间构型是___。N(CH3)3中参与形成配位键的孤电子对占据的轨道是___。

(5)CdSe的一种晶体为闪锌矿型结构，晶胞结构如图所示。其中原子坐标参数A为(，，)，则B、C的原子坐标参数分别为___。该晶胞中CdSe键的键长为___。已知Cd和Se的原子半径分别为rCdnm和rSenm，则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为___。

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［化学—选修物质结构与性质］（15分）

美国《科学》杂志评出的2009年十大科学突破之一是石墨烯的研究和应用方面的突破。石墨烯具有原子级的厚度、优异的电学性能、出色的化学稳定性和热力学稳定性。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型及分子结构示意图如右：

（1）下列有关石墨烯说法正确的是＿＿＿＿。

A．石墨烯的结构与金刚石相似

B．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面

C．12g石墨烯含σ键数为N_A

D．从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力

（2）化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。

①钴原子在基态时，核外电子排布式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②乙醇沸点比氯乙烷高，主要原因是 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

③上图是金与铜形成的金属互化物合金，它的化学式可表示为：＿＿＿＿＿＿＿＿。

④含碳源中属于非极性分子的是＿＿＿（a．甲烷  b．乙炔  c．苯  d．乙醇）

⑤酞菁与酞菁铜染料分子结构如下图，酞菁分子中氮原子采用的杂化方式有：＿＿＿＿＿＿＿＿。

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全国第十届环境化学大会于2019年8月15日在天津召开，其中一项会议的议题为“矿山环境与污染控制“。纳米铜线由于具有独特的光学、电学、力学和热学性质而成为制备透明柔性导电电极的优良材料。某精铜矿渣（主要成分为Cu、Cu2Se和Cu2Te）中除含有铜、硒（Se）、碲（Te）外，还含有少量贵金属，部分元素质量分数如表：

纳米铜线的制备与硒、碲的主要回收流程如图：

(1)16S、34Se、52Te为同主族元素，其中52Te在元素周期表中的位置为______。

(2)经过硫酸化焙烧，Cu、Cu2Se和Cu2Te转化为CuSO4，SeO2和TeO2．其中Cu2Te硫酸化培烧的化学方程式为______。

(3)吸收塔内发生的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______。

(4) “水浸固体”过程中补充少量氯化钠固体，可减少固体中的硫酸银进人滤液1中，从平衡移动原理角度解释其原因：______。

(5) “70℃水浴加热”时发生反应的离子方程式为______。水浴加热段时间后，溶液中出现线状悬浮物，先过滤，后水洗，再用______洗涤、干燥，可以得到纳米铜线。

(6)目前碲化镉薄膜太阳能行业发展迅速，被认为是最有发展前景的太阳能技术之一。 研究发现在低电流密度碱性的条件下。增加TeO32-的浓度，可以促进Te的沉积。Te 沉积的电极反应式为______，其中Na+向______（填“石 墨”或“不锈钢铁板“）电极移动。

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