Question

“神七”登天標志著我國的航天事業進入了新的篇章．
（1）火箭升空需要高能的燃料，經常是用四氧化二氮和聯氨（N₂H₄）作為燃料，工業上利用氮氣和氫氣可以合成氨氣，氨又可以進一步制備聯氨等．
已知  N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ/mol
NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ/mol
①寫出氣態聯氨在氣態四氧化二氮中燃燒生成氮氣和水蒸氣的熱化學方程式

 

②用氨和次氯酸鈉按一定物質的量之比混合反應可生成聯氨，該反應的化學方程式為

 

（2）如圖是某空間站能量轉化系統的局部示意圖，其中燃料電池采用氫氧化鉀為電解液，燃料電池放電時的負極反應式為

 

，如果某段時間內氫氧儲罐中共收集到33.6L氣體（已折算成標準狀況），則該段時間內水電解系統中轉移電子的物質的量為

 

 mol．

（3）在載人航天器的生態系統中，不僅要求分離除去CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學裝置可實現如下轉化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該反應的陽極反應為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，則陰極反應式為

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,物質的量的相關計算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）①根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以合適的系數進行適當的加減，反應熱也乘以相應的系數進行相應的加減；
②根據在反應中氨氣做還原劑被氧化，次氯酸鈉做氧化劑被還原來分析產物；
（2）根據氫氧燃料電池中氫氣在負極放電，結合電解質溶液為氫氧化鉀溶液來寫出負極反應方程式；某段時間內氫氧儲罐中共收集到33.6L，為1.5mol氣體，則生成氫氣1mol，轉移電子2mol，據此計算．
（3）陰極發生還原反應，CO₂被還原生成CO，總反應式減去陽極反應式得陰極反應式．

解答： 解：（1）①已知：N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1①
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1②
NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ?mol^-1③
根據蓋斯定律，②×2-①-③×2得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g） 故△H=2×（-534.0kJ?mol^-1）-67.7kJ?mol^-1-2×（-26.35kJ?mol^-1）=-1083.2kJ?mol^-1；故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0 kJ/mol；
②氨和次氯酸鈉反應時，氨氣中的氮元素被氧化為N₂H₄，NaClO中的氯元素被還原為NaCl，故化學方程式為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O，故答案為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（2）氫氧燃料電池中氫氣在負極放電，由于電解質溶液為氫氧化鉀溶液，故負極的電極反應式為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；如果某段時間內氫氧儲罐中共收集到33.6L，為1.5mol氣體，電解方程式為2H₂O

電解  .

2H₂↑+O₂↑，則生成1mol氫氣和0.5mol氧氣，生成1mol氫氣轉移電子2mol，所以該段時間內水電解系統中轉移電子的物質的量為2mol，故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；2；
（3）總反應式為2CO₂=2CO+O₂，陽極反應為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，總反應式減去陽極反應式得陰極反應式，所以陰極反應為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，
故答案為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-．

點評：本題考查了電解原理的應用，注意把握電極方程式的書寫方法，根據電極反應判斷生成的氣體的量及轉移電子的量，題目難度不大．