Question

10．“神七”登天標志著我國的航天事業(yè)進入了新的篇章．
（1）火箭升空時，由于與大氣層的劇烈摩擦，產(chǎn)生高溫．為了防止火箭溫度過高，在火箭表面涂上一種特殊的涂料，該涂料的性質(zhì)最可能的是B．
A．在高溫下不融化   B．在高溫下可分解氣化
C．在常溫下就分解氣化D．該涂料不可能發(fā)生分解
（2）火箭升空需要高能的燃料，經(jīng)常是用N₂O₄和N₂H₄作為燃料，工業(yè)上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以進一步制備聯(lián)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）?$\frac{1}{2}$N₂O₄（g）△H=-26.35kJ•mol^-1
試寫出氣態(tài)聯(lián)氨在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0kJ•mol^-1
（3）如圖是某空間站能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的局部示意圖，其中燃料電池采用KOH為電解液，燃料電池放電時的負極反應(yīng)為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．如果某段時間內(nèi)氫氧儲罐中共收集到33.6L氣體（已折算成標況），則該段時間內(nèi)水電解系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol．
（4）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離去除CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學裝置可實現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO₂═2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該反應(yīng)的陽極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，則陰極反應(yīng)為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-．
有人提出，可以設(shè)計反應(yīng)2CO═2C+O₂（△H＞0）來消除CO的污染．請你判斷上述反應(yīng)是否能發(fā)生？不可行，理由是：該反應(yīng)是一個焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進行．

Answer 1

分析 （1）涂料起散熱作用，在一定條件下應(yīng)該具有汽化或者分解的性質(zhì)，因為物質(zhì)汽化或者分解時從周圍吸收熱量，從而起到降溫作用；
（2）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以合適的系數(shù)進行適當?shù)募訙p，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)進行相應(yīng)的加減；
（3）氫氣在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，注意堿性環(huán)境；某段時間內(nèi)氫氧儲罐中共收集到33.6L，為1.5mol氣體，則生成氫氣1mol，轉(zhuǎn)移電子2mol，據(jù)此計算；
（4）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂被還原生成CO；根據(jù)吉布斯自由能的大小判斷反應(yīng)能否進行．

解答 解：（1）涂料起散熱作用，因為物質(zhì)汽化或者分解時從周圍吸收熱量，從而起到降溫作用，故該物質(zhì)在高溫下應(yīng)該具有氣化或者分解的性質(zhì)；
故答案為：B；
（2）已知：①、N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ•mol^-1
②、N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol^-1
③、NO₂（g）?$\frac{1}{2}$N₂O₄（g）△H=-26.35kJ•mol^-1
根據(jù)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）=-1083.0kJ•mol^-1，
故熱化學方程式為2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0kJ•mol^-1；
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0kJ•mol^-1；
（3）氫氣在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境中結(jié)合氫氧根離子生成水，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；如果某段時間內(nèi)氫氧儲罐中共收集到33.6L，為1.5mol氣體，電解方程式為2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，則生成1mol氫氣和0.5mol氧氣，生成1mol氫氣轉(zhuǎn)移電子2mol，所以該段時間內(nèi)水電解系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；2；
（4）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂被還原生成CO，陰極反應(yīng)為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2 CO+4OH^-；
反應(yīng)2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0），則△G=△H-T•△S＞0，反應(yīng)是一個焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進行，
故答案為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-；不可行；該反應(yīng)是一個焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進行．

點評 本題考查了范圍廣，題目難度大，注意氧化還原反應(yīng)中的電子守恒、電極反應(yīng)式書寫及蓋斯定律的應(yīng)用．