Question

化學反應產生的各種能量是人類探索太空所需能量的重要來源．
Ⅰ．在火箭推進器中裝有還原劑肼（N₂H₄）和強氧化劑H₂O₂，當它們混合時，即產生大量的氮氣和水蒸氣，并放出大量的熱．已知0.4mol液態肼和足量液態H₂O₂反應生成氮氣和水蒸氣時放出256.64kJ的熱量．
（1）寫出肼和H₂O₂反應的熱化學方程式

 

（2）已知H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，則32g液態肼與足量雙氧水反應生成氮氣和液態水時，放出的熱量是

 

Ⅱ．美國阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型電源，其構造如圖所示：a、b兩個電極均由多孔的碳塊組成，通入的氫氣和氧氣由孔隙中逸出，并在電極表面發生電極反應而放電．
（3）其電極分別為a是

 

極，b是

 

極（填“正“或“負“）
（4）其電極反應分別是：a極：

 

b極：

 

．總反應方程式：

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：I．（1）0.4mol液態肼和足量液態H₂O₂反應生成氮氣和水蒸氣時放出256.64kJ的熱量，1mol液態肼完全反應放出的熱量=

256.64kJ

0.4mol

=641.6kJ/mol；
（2）32g肼的物質的量=

32g

32g/mol

=1mol，H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，根據蓋斯定律計算其放出的熱量；
II．（3）燃料電池中，通入燃料的電極為負極、通入氧化劑的電極為正極；
（4）負極上氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電池反應式和氫氣燃燒方程式相同．

解答： 解：I．（1）0.4mol液態肼和足量液態H₂O₂反應生成氮氣和水蒸氣時放出256.64kJ的熱量，1mol液態肼完全反應放出的熱量=

256.64kJ

0.4mol

=641.6kJ/mol，其熱化學反應方程式為N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.6kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.6kJ/mol；
（2）32g肼的物質的量=

32g

32g/mol

=1mol，
N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.6kJ/mol①，
H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol②，
①-4×②得N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817．kJ/mol，
所以1mol肼和雙氧水反應生成氮氣和液態水放出817.6kJ熱量，
故答案為：817．kJ；
II．（3）燃料電池中，通入燃料的電極為負極、通入氧化劑的電極為正極，所以通入氫氣的電極a是負極，通入氧氣的電極b是正極，故答案為：負；正；
（4）負極上氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水，電極反應式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，電池反應式和氫氣燃燒方程式相同，電池反應式為2H₂+O₂=2H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O； O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；2H₂+O₂=2H₂O．

點評：本題考查熱化學反應及原電池原理，這兩個知識點都是考查熱點，難點是電極反應式書寫，要結合電解質溶液酸堿性書寫，題目難度中等．