Question

“神舟七號”成功登天標志著我國的航天事業進入了新的篇章．
（1）火箭升空需要高能燃料，通常用N₂O₄和N₂H₄作燃料，工業上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以進一步制備聯氨（N₂H₄）等．已知：
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ?mol^-1
試寫出氣態聯氨在氣態四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態水的熱化學方程式：

 

．
（2）某空間站局部能量轉化系統如圖所示，其中氫氧燃料電池采用KOH溶液為電解液，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（已折算成標況）氣體，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，不僅要求分離出CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學裝置可實現轉化2CO₂═2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該反應的陽極反應式為4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，則陰極反應式為

 

．
有人提出，可以設計反應2CO═2C+O₂（△H＞0）來消除CO的污染．請你判斷上述反應是否能自發進行？

 

（填“是”或“否”），理由是

 

．

Answer 1

分析：（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）燃料電池的負極是燃料氫氣發生失電子的氧化反應，即2OH^-+H₂-2e^-=2H₂O，如果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；
（3）陰極發生還原反應，CO₂得電子生成CO，根據△G=△H-T?△S判斷反應能否自發進行．

解答：解：（1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
③NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ?mol^-1
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）=-1073.2kJ?mol^-1，
故熱化學方程式為2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1073.2kJ?mol^-1，
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1073.2kJ?mol^-1；
（2）燃料電池的負極是燃料氫氣發生失電子的氧化反應，即2OH^-+H₂-2e^-=2H₂O，如果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，故答案為：2OH^-+H₂-2e^-=2H₂O；2；
（3）陰極發生還原反應，CO₂得電子生成CO，電極反應式為CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-，反應2CO═2C+O₂（△H＞0），△S＜0，則△H-T?△S＞0，反應不能自發進行，
故答案為：CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-；否；△H＞0吸熱，△S＜0．

點評：本題考查利用蓋斯定律進行反應熱計算、原電池等，利用信息來考查化學與能源問題，注重了與生活實際的緊密聯系，也體現了利用所學課本知識能夠學以致用，該題基礎性強，難度中等，注意電極反應式的書寫，為易錯點、難點．