Question

（2013?遵義模擬）（1）“天宮一號”于2011年9月在酒泉衛星發射中心發射，標志著我國的航空航天技術邁進了一大步．火箭的第一、二級發動機中，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，兩者反應生成氮氣和氣態水．
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
寫出氣態肼和N₂O₄反應的熱化學方程式為

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定存在，它很容易轉化為二氧化氮．試推斷由二氧化氮制取四氧化二氮的反應條件（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，其中固體電解質是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂固體，它在高溫下能傳導陽極生成的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電極上的電極反應式為

4OH^-=2H₂O+O₂↑+4e^-

．若a電極產生56mL（標準狀況）氣體，則所得溶液的pH=

1

（不考慮溶液體積變化），若要使電解質溶液恢復到電解前的狀態，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依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
②依據化學平衡移動原理和影響因素分析判斷；
（2）①依據裝置圖中電流流向分析，c為正極氧氣的電子發生還原反應，d為負極甲烷是電子發生氧化反應；
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生氧化反應，依據質子守恒減少的氫氧根離子和增多的氣流濃度相同減少；恢復原來溶液的濃度溶液中電解什么物質就加入什么物質或與生成產物反應從新生成已電解的物質；

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定存在，它很容易轉化為二氧化氮，由二氧化氮制取四氧化二氮，2NO₂=N₂O₄，反應是放熱反應，反應前后氣體體積減小所以反應條件為：增大壓強、降溫都有利于反應正向進行；
故答案為：增大壓強、降溫；
（2）①圖1是原電池，依據電流流向是從正極流向負極，c電極為正極，氧氣得到電子發生還原反應，d電極為電池負極甲烷是電子發生還原反應，在兩極上分別通入CH₄和空氣，其中固體電解質是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂固體，它在高溫下能傳導陽極生成的O^2-離子，結合電子守恒寫出電極反應為：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，發生的電解池反應為：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生氧化反應，電極反應為：4OH^-=2H₂O+O₂↑+4e^-；若a電極產生56mL（標準狀況）氣體為氧氣，物質的量為0.0025mol，消耗氫氧根離子物質的量為0.01mol，溶液中生成氫離子物質的量為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，恢復原濃度，應加入CuO，也可以加入CuCO₃，符合恢復溶液濃度的定量關系，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用，化學平衡的影響因素分析判斷，原電池、電解池的原理應用和計算，注意溶液恢復加入試劑的分析判斷，題目難度中等．