Question

“神舟七號”成功登天標(biāo)志著我國的航天事業(yè)進(jìn)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(yè)上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以進(jìn)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）?

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?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式：

 

．
（2）某空間站局部能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)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(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為

 

．如果某段時(shí)間內(nèi)氫氧儲罐中共收集到33.6L（已折算成標(biāo)況）氣體，則該段時(shí)間內(nèi)水電解系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

mol．

（3）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離出CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化2CO₂═2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該反應(yīng)的陽極反應(yīng)式為4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，則陰極反應(yīng)式為

 

．
有人提出，可以設(shè)計(jì)反應(yīng)2CO═2C+O₂（△H＞0）來消除CO的污染．請你判斷上述反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行？

 

（填“是”或“否”），理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以合適的系數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訙p，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減；
（2）燃料電池的負(fù)極是燃料氫氣發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即2OH^-+H₂-2e^-=2H₂O，如果某段時(shí)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；
（3）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂得電子生成CO，根據(jù)△G=△H-T?△S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)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(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）=-1073.2kJ?mol^-1，
故熱化學(xué)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(fù)極是燃料氫氣發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即2OH^-+H₂-2e^-=2H₂O，如果某段時(shí)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，故答案為：2OH^-+H₂-2e^-=2H₂O；2；
（3）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂得電子生成CO，電極反應(yīng)式為CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-，反應(yīng)2CO═2C+O₂（△H＞0），△S＜0，則△H-T?△S＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-；否；△H＞0吸熱，△S＜0．

點(diǎn)評：本題考查利用蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)熱計(jì)算、原電池等，利用信息來考查化學(xué)與能源問題，注重了與生活實(shí)際的緊密聯(lián)系，也體現(xiàn)了利用所學(xué)課本知識能夠?qū)W以致用，該題基礎(chǔ)性強(qiáng)，難度中等，注意電極反應(yīng)式的書寫，為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)．