Question

納米級Cu₂O具有特殊的光學、電學及光電化學性質(zhì)，在太陽能電池、傳感器、超導體等方面有著潛在的應用，研究制備納米氧化亞銅的方法已成為當前的熱點研究之一．已知：亞銅化臺物在酸性溶液中可歧化為Cu和Cu²⁺．
方法一：在新制Cu（OH）₂濁液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，監(jiān)色沉淀逐漸轉(zhuǎn)化為磚紅色，同時產(chǎn)生無色無味的氣體．
（1）指出N₂H₄?H₂O在反應中的作用：

 

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（2）寫出上述制各過程中的總反應方程式：

 

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（3）用甲醛稀溶液代替N₂H₄?H₂O水溶液也可以實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化，但需水溫較高，且往往會生成極少量顆粒較大的Cu₂O，寫出甲醛的電子式：

 

；用

 

的方法可分離出顆粒過大的Cu₂O．
方法二：以銅作陽極，石墨作陰極電解．已知：①銅作陽極時，銅先被氧化生成Cu⁺，后Cu⁺繼續(xù)氧化生成Cu²⁺②在堿性溶液中CuCl濁液易轉(zhuǎn)化為Cu₂O．
（4）以NaOH溶液作為電解質(zhì)溶液時需添加NaCl，其目的是：

 

；寫出陽極反應方程式

 

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（5）寫出在堿性溶液中CuCl濁液轉(zhuǎn)化為Cu₂O的離子方程式：

 

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（6）這樣制得的Cu₂O中往往宙有CuCl，請設計實驗證明CuCl的存在：

 

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Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),電解原理

專題：電化學專題,元素及其化合物

分析：（1）Cu（OH）₂變?yōu)榇u紅色物質(zhì)為Cu₂O，化合價降低，判斷N₂H₄?H₂O在反應中的作用；
（2）根據(jù)“在新制Cu（OH）₂濁液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，藍色沉淀逐漸轉(zhuǎn)化為磚紅色，同時產(chǎn)生無色無味的氣體”判斷反應物、生成物，然后寫出反應的化學方程式；
（3）甲醛分子中碳原子和氧原子之間有兩個共用電子對；不溶性的固體與溶液的分離為過濾；
（4）Cu⁺易被氧化，添加NaCl是為了使Cu⁺生成CuCl沉淀；電解池中陽極發(fā)生氧化反應，銅失去1個電子與氯離子結(jié)合生成氯化亞銅沉淀，據(jù)此寫出陽極反應方程式；
（5）確定反應物CuCl、OH^-和生成物Cu₂O，再判斷其它的生成物；
（6）檢驗Cu₂O中含有CuCl，可以通過檢驗氯離子的方法進行判斷．

解答： 解：（1）Cu（OH）₂變?yōu)榇u紅色物質(zhì)為Cu₂O，化合價降低，判斷N₂H₄?H₂O在反應中化合價升高，作用為還原劑；故答案為：還原劑；
（2）在新制Cu（OH）₂濁液中滴入N₂H₄?H₂O水溶液，藍色沉淀逐漸轉(zhuǎn)化為磚紅色，即氫氧化銅沉淀轉(zhuǎn)化成氧化亞銅；同時產(chǎn)生無色無味的氣體，根據(jù)化合價變化，銅離子化合價降低被還原，能夠被氧化生成無色無味的氣體可能為N、O元素，由于氧氣具有氧化性，不可能生成氧化亞銅，所以該氣體只能是氮氣，根據(jù)化合價升降法配平，反應的化學方程式為：4Cu（OH）₂+N₂H₄?H₂O=2Cu₂O+N₂+7H₂O，
故答案為：4Cu（OH）₂+N₂H₄?H₂O=2Cu₂O+N₂+7H₂O；
（3）甲醛分子中碳原子和氧原子之間有兩個共用電子對形成碳氧雙鍵，電子式為：；不溶性的固體與溶液的分離為過濾，故答案為：； 過濾；
（4）Cu⁺易被氧化，添加NaCl是為了使Cu⁺生成CuCl沉淀；銅作陽極，石墨作陰極，在含有NaOH的NaCl水溶液中電解，在陽極生成難溶CuCl，陽極電極反應式為：Cu+Cl^--e^-=CuCl，
故答案為：生成CuCl沉淀，防止被氧化成Cu²⁺；Cu+Cl^--e^-=CuCl；
（5）確定反應物CuCl、OH^-和生成物Cu₂O，判斷其它的生成物為水，然后書寫方程為：2CuCl+2OH^-=Cu₂O+H₂O+2Cl^-，故答案為：2CuCl+2OH^-=Cu₂O+H₂O+2Cl^-；
（6）得的Cu₂O中往往含有CuCl，可以通過檢驗混合物中是否含有氯離子的方法來檢驗是否含有CuCl，檢驗方法為：取試樣少量于試管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸銀溶液，若生成沉淀，則含有CuCl，若無明顯現(xiàn)象，則無CuCl，
故答案為：取試樣少量于試管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸銀溶液，若生成沉淀，則含有CuCl，若無明顯現(xiàn)象，則無CuCl．

點評：本題考查了電解原理、電子式書寫、弱電解質(zhì)的電離平衡等知識，題目難度較大，涉及了較多的離子方程式、化學方程式的書寫，注意掌握電解原理，能夠正確判斷電極反應．