Question

（2013?遵義模擬）（1）“天宮一號”于2011年9月在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，標志著我國的航空航天技術(shù)邁進了一大步．火箭的第一、二級發(fā)動機中，所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼來制備．
①用肼（N₂H₄）為燃料，四氧化二氮做氧化劑，兩者反應(yīng)生成氮氣和氣態(tài)水．
已知：N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（g）△H=10.7kJ?mol^-1
N₂H₄（g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ?mol^-1
寫出氣態(tài)肼和N₂O₄反應(yīng)的熱化學方程式為

2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1096.7KJ/mol

②已知四氧化二氮在大氣中或在較高溫度下很難穩(wěn)定存在，它很容易轉(zhuǎn)化為二氧化氮．試推斷由二氧化氮制取四氧化二氮的反應(yīng)條件（或措施）：

加壓，降溫

．
（2）科學家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高，可用于航天航空．如圖l所示裝置中，以稀土金屬材料做惰性電極，在兩極上分別通入CH₄和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂固體，它在高溫下能傳導(dǎo)陽極生成的O^2-離子（O₂+4e→2O^2-）．

①c電極的名稱為

正極

，d電極上的電極反應(yīng)式為

CH₄+4O^2-=CO₂+2H₂O+8e^-

．
②如圖2所示電解100mL0.5mol?L^-1CuSO₄溶液，a電極上的電極反應(yīng)式為

4OH^-=2H₂O+O₂↑+4e^-

．若a電極產(chǎn)生56mL（標準狀況）氣體，則所得溶液的pH=

1

（不考慮溶液體積變化），若要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入

ac

 （填序號）．
a． CuO    b．Cu（OH）₂    c．CuCO₃  d．Cu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

分析：（1）①依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
②依據(jù)化學平衡移動原理和影響因素分析判斷；
（2）①依據(jù)裝置圖中電流流向分析，c為正極氧氣的電子發(fā)生還原反應(yīng)，d為負極甲烷是電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
②圖2是電解池，與電源正極連接的a電極為陽極，溶液中氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，依據(jù)質(zhì)子守恒減少的氫氧根離子和增多的氣流濃度相同減少；恢復(fù)原來溶液的濃度溶液中電解什么物質(zhì)就加入什么物質(zhì)或與生成產(chǎn)物反應(yīng)從新生成已電解的物質(zhì)；

解答：解：（1）①a、N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（g）△H=10.7kJ?mol^-1；b、N₂H₄（g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律b×2-a得到  2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1096.7KJ/mol；
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1096.7KJ/mol；
②四氧化二氮在大氣中或在較高溫度下很難穩(wěn)定存在，它很容易轉(zhuǎn)化為二氧化氮，由二氧化氮制取四氧化二氮，2NO₂=N₂O₄，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小所以反應(yīng)條件為：增大壓強、降溫都有利于反應(yīng)正向進行；
故答案為：增大壓強、降溫；
（2）①圖1是原電池，依據(jù)電流流向是從正極流向負極，c電極為正極，氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，d電極為電池負極甲烷是電子發(fā)生還原反應(yīng)，在兩極上分別通入CH₄和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂固體，它在高溫下能傳導(dǎo)陽極生成的O^2-離子，結(jié)合電子守恒寫出電極反應(yīng)為：CH₄+4O^2-=CO₂+2H₂O+8e^-；
故答案為：正極； CH₄+4O^2-=CO₂+2H₂O+8e^-；
②如圖2所示電解100mL0.5mol?L^-1CuSO₄溶液，發(fā)生的電解池反應(yīng)為：2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，與電源正極相連的為陽極，溶液中 氫氧根離子是電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：4OH^-=2H₂O+O₂↑+4e^-；若a電極產(chǎn)生56mL（標準狀況）氣體為氧氣，物質(zhì)的量為0.0025mol，消耗氫氧根離子物質(zhì)的量為0.01mol，溶液中生成氫離子物質(zhì)的量為0.01mol，c（H⁺）=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L，PH=-lg0.1=1；則所得溶液電解過程中CuSO₄溶液每損失2個Cu原子，就損失2個 O原子，相當于損失一個CuO，為了使CuSO₄溶液，恢復(fù)原濃度，應(yīng)加入CuO，也可以加入CuCO₃，符合恢復(fù)溶液濃度的定量關(guān)系，但不能加入Cu（OH）₂、Cu₂（OH）₂CO₃，因為CuCO₃+H₂SO₄

通電  .

CuSO₄+CO₂↑+H₂O，相當于加CuO，而Cu（OH）₂+H₂SO₄

通電  .

CuSO₄+2H₂O、Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄ +CO₂↑+3H₂O，除增加溶質(zhì)外還增加了水；故選ac．
故答案為：4OH^-=2H₂O+O₂↑+4e^-；1；ac；

點評：本題考查了蓋斯定律的計算應(yīng)用，化學平衡的影響因素分析判斷，原電池、電解池的原理應(yīng)用和計算，注意溶液恢復(fù)加入試劑的分析判斷，題目難度中等．