(12分)纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,常用的制备方法有电化学法、湿化学法等。电化学法可用铜棒和石墨作电极,电解Cu(NO3)2稀溶液制备。湿化学法的制备过程为:在KOH溶液中加入一定量的CuSO4溶液,再加入一定量的还原剂——肼(N2H4),加热并保持温度在90℃。检验反应完全后,分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为:4CuSO4 + N2H4 + 8KOH = 2Cu2O + N2↑+ 4K2SO4 + 6H2O
(1)电化学法制备Cu2O时,铜棒做极,阴极生成Cu2O的电极反应式为________。
(2)湿化学法中,检验纳米Cu2O已经生成的实验方法是________。
(3)湿化学法得到的产品中常含有Cu。称取某产品1.76 g(设仅含Cu2O和Cu),加入足量的稀硝酸,充分反应后得到标准状况下的NO气体224mL,试计算产品中Cu2O的质量分数。
高三化学填空题简单题
(12分)纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,常用的制备方法有电化学法、湿化学法等。电化学法可用铜棒和石墨作电极,电解Cu(NO3)2稀溶液制备。湿化学法的制备过程为:在KOH溶液中加入一定量的CuSO4溶液,再加入一定量的还原剂——肼(N2H4),加热并保持温度在90℃。检验反应完全后,分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为:4CuSO4 + N2H4 + 8KOH = 2Cu2O + N2↑+ 4K2SO4 + 6H2O
(1)电化学法制备Cu2O时,铜棒做极,阴极生成Cu2O的电极反应式为________。
(2)湿化学法中,检验纳米Cu2O已经生成的实验方法是________。
(3)湿化学法得到的产品中常含有Cu。称取某产品1.76 g(设仅含Cu2O和Cu),加入足量的稀硝酸,充分反应后得到标准状况下的NO气体224mL,试计算产品中Cu2O的质量分数。
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【化学选修3:物质结构与性质】
铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。
(1)纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,已知高温下Cu2O比CuO稳定,
①画出基态Cu原子的价电子轨道排布图___________________________;
②从核外电子排布角度解释高温下Cu2O比CuO更稳定的原因_________________;
(2)CuSO4溶液常用作农药、电镀液等,向CuSO4溶液中滴加足量浓氨水,直至产生的沉淀恰好溶解,可得到深蓝色的透明溶液,再向其中加入适量乙醇,可析出深蓝色的Cu(NH3)4SO4·H2O晶体。
①沉淀溶解的离子方程式为_________________________;
②Cu(NH3)4SO4·H2O晶体中存在的化学键有__________;
a.离子键 b.极性键 c.非极性键 d.配位键
③SO42-的立体构型是_______,其中S原子的杂化轨道类型是__________;
(3)Cu晶体中原子的堆积方式如图所示(为面心立方最密堆积),则晶胞中Cu原子的配位数为_____,若Cu晶体的晶胞参数a=361.4pm,则Cu晶体的密度是________(只用数字列算式)
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自然界中存在大量的金属元素和非金属元素,它们在工农业生产中有着广泛的应用。
(1)纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,已知高温下Cu2O比CuO稳定。
①画出基态Cu原子的价电子轨道排布图____________;
②从核外电子排布角度解释高温下Cu2O比CuO更稳定的原因____________。
(2)CuSO4溶液常用作农药、电镀液等,向CuSO4溶液中滴加足量浓氨水,直至产生的沉淀恰好溶解,再向其中加入适量乙醇,可析出深蓝色的Cu(NH3)4SO4·H2O晶体。
①Cu(NH3)4SO4·H2O晶体中存在的化学键有____________(填字母序号)。
a.离子键 b.极性键 c.非极性键 d.配位键
②SO42—的立体构型是____________,其中S原子的杂化轨道类型是____________。
③已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是__________________。
(3)NaCl和MgO都属于离子化合物,NaCl的熔点为801.3℃,MgO的熔点高达2800℃。造成两种晶体熔点差距的主要原因是____________。
(4)合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(I)溶液来吸收原料气体中的CO(Ac-代表CH3COO-),该反应是:
[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3CO]Ac(醋酸羰基三氨合铜)(I) △H<0
①C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为____________;
②配合物[Cu(NH3)3CO]Ac中心原子的配位数为_________。
(5)铜的化合物种类很多,右图是氯化亚铜的晶胞结构,已知晶胞的棱长为a cm,则氯化亚铜密度的计算式为:ρ=____________g/cm3(用NA表示阿伏加德罗常数)。
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铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。
(1)纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,已知高温下Cu2O比CuO稳定,
①画出基态Cu原子的价电子轨道排布图_______________;
②从核外电子排布角度解释高温下Cu2O比CuO更稳定的原因_________________;
(2)CuSO4溶液常用作农药、电镀液等,向CuSO4溶液中滴加足量浓氨水,直至产生的沉淀恰好溶解,可得到深蓝色的透明溶液,再向其中加入适量乙醇,可析出深蓝色的Cu(NH3)4SO4·H2O晶体。
①沉淀溶解的离子方程式为_________________________;
②Cu(NH3)4SO4·H2O晶体中存在的化学键有__________;
a.离子键 b.极性键 c.非极性键 d.配位键
③SO42-的立体构型是__________,其中S原子的杂化轨道类型是_____________;
(3)Cu晶体中原子的堆积方式如图所示(为面心立方最密堆积),则晶胞中Cu原子的配位数为__________,若Cu晶体的晶胞参数a=361.4pm,则Cu晶体的密度是________(只用数字列算式)
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(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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(10分)纳米级Cu2O是优良的催化剂和半导体材料,工业上常用下列方法制备Cu2O。
(1)热还原法: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________________________________。
(2)电解法:以氢氧燃料电池为电源,用电解法制备Cu2O装置如图所示。
①A的化学式为___________________________。
②燃料电池中,OH-的移动方向为______________(填“由左向右”或“由右向左”);电解池中,阳极的电极反应式为____________________________。
③电解一段时间后,欲使阴极室溶液恢复原来组成,应向其中补充一定量的_____________(填化学式)。
④制备过程中,可循环利用的物质为________________(填化学式)。
(3)干法还原法
利用反应Cu+CuOCu2O也可制备Cu2O。将反应后的均匀固体混合物(含有三种成分)等分为两份,一份与足量H2充分反应后,固体质量减少6.4g;另一份恰好溶于500mL稀硝酸,生成标准状况下4.48LNO,该稀硝酸的物质的量浓度为_________________。
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纳米级Cu2O是优良的催化剂和半导体材料,工业上常用下列方法制备Cu2O。
(1)热还原法
加热条件下,用液态肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2制备Cu2O,同时放出N2。该反应的化学方程式为 。
(2)电解法 以氢氧燃料电池为电源,用电解法制备Cu2O的装置如图。
①A的化学式为 。
②燃料电池中,OH-的移动方向为 (填“由左向右”或“由右向左”);电解池中,阳极的电极反应式为 。
③电解一段时间后,欲使阴极室溶液恢复原来组成,应向其中补充一定量 (填化学式)。
④制备过程中,可循环利用的物质为 (填化学式)。
(3)干法还原法
利用反应Cu +CuOCu2O制备Cu2O。将反应后的均匀固体混合物(含有三种成分)等分为两份,一份与足量H2充分反应后,固体质量减少6.4g;另一份恰好溶于500mL稀硝酸,生成标准状况下4.48LNO,该稀硝酸的物质的量浓度为________。
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纳米级Cu2O是优良的催化剂和半导体材料,工业上常用下列方法制备Cu2O。
(1)热还原法
加热条件下,用液态肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2制备Cu2O,同时放出N2。该反应的化学方程式为________________。
(2)电解法 以氢氧燃料电池为电源,用电解法制备Cu2O的装置如图。
①A的化学式为________________。
②燃料电池中,OH-的移动方向为________________(填“由左向右”或“由右向左”);电解池中,阳极的电极反应式为________________。
③电解一段时间后,欲使阴极室溶液恢复原来组成,应向其中补充一定量________________(填化学式)。
④制备过程中,可循环利用的物质为________________(填化学式)。
(3)干法还原法
利用反应Cu +CuOCu2O制备Cu2O。将反应后的均匀固体混合物(含有三种成分)等分为两份,一份与足量H2充分反应后,固体质量减少6.4g;另一份恰好溶于500mL稀硝酸,生成标准状况下4.48LNO,该稀硝酸的物质的量浓度为________。
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2013年1月27日百度新闻资讯中报道,活性氧化锌是一种多功能性的新型无机材料,其颗粒大小约在1~100纳米。云南化工冶金研究所采用湿化学法(NPP-法)制备纳米级活性氧化锌,可用各种含锌物料为原料,采用酸浸出锌,经过多次净化除去原料中的杂质,然后沉淀获得碱式碳酸锌,最后焙解获得活性氧化锌,化学工艺流程如下:
(1)通过________可以检验流程中滤液2中含有Na+。
(2)上述流程图中pH=12的Na2CO3溶液中c(CO32- )=0.50 mol/L,c( HCO3- )=1×10-2 mol/L,则c(Na+)∶c(OH-)=________。
(3)“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2+、 SO42- ,另含有Fe2+、Cu2+等杂质。先加入________(填“Na2CO3”或“H2SO4”)调节溶液的pH至5.4,然后加入适量KMnO4,Fe2+转化为Fe(OH)3,同时KMnO4转化为MnO2。经检测溶液中Fe2+的浓度为0.009 mol·L-1,则每升溶液中至少应加入________mol KMnO4。
(4)已知常温下,Cu(OH)2的溶度积常数Ksp=2×10-20。溶液中杂质Cu2+浓度为0.002 mol·L-1,若要生成沉淀,则应调节溶液的pH大于________。
(5)“沉淀”得到ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O,“煅烧”在450~500 ℃下进行,“煅烧”反应的化学方程式为:_____________________________________。
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(18分)高铁酸盐(如K2FeO4)是一种高效绿色氧化剂,可用于饮用水和生活用水的处理。从环境保护的角度看,制备高铁酸盐较好的方法为电化学法。
(1)电化学法制备高铁酸钠采用铁片作阳极,NaOH溶液作为电解质溶液,其电流效率可达到40%。写出阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式:________。
(2)铁丝网电极是更理想的阳极材料,相同条件下,可将电流效率提高至70%以上,原因是________。研究亦发现,铁电极在某一电压范围内会产生氧气使阳极表面生成Fe2O3膜而“钝化”。写出产生O2的电极反应方程式:________。
(3)FeO42—易与水4h生成絮状氢氧化铁,也会影响高铁酸盐的产率。若以铁丝网为阳极,在中间环节(对应图中4h后)过滤掉氢氧化铁,反应过程中FeO42—浓度以及电流效率随时间的变化如图1中实线所示(图中曲线是每隔1h测得的数据)。图中虚线部分对应于没有过滤氢氧化铁而连续电解的情况。下列判断正确的是________(填编号)
①过滤:掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液
②过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大
③实验表明不过滤掉氢氧化铁,6h后电流效率几乎为0
(4)在相同的pH条件下,经过相同的反应时间,高铁酸盐的产率与温度关系如图2。
随温度升高,高铁酸盐产率先增大后减小的原因是________。
(5)人们还对用铁的氧化物作电极制备高铁酸盐进行了研究,例如以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐,该研究方向的价值有________(至少答一点)。
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