Question

（1）發射衛星時可用肼（N₂H₄）為燃料和二氧化氮做氧化劑，兩者反應生成氮氣和氣態水．
已知：N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=67.7kJ?mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ?mol^-1

1

2

H₂（g）+

1

2

F₂（g）=HF（g）△H=-269kJ?mol^-1
H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ?mol^-1
①肼和NO₂反應的熱化學方程式為

2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1153.7 kJ?mol^-1

．
②有人認為若用氟氣代替NO₂作氧化劑，則反應釋放的能量更大，肼和氟氣反應的熱化學方程式為：

N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF（g）△H=-1135 kJ?mol^-1

．
（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．一個電極通入空氣，另一個電極通入汽油蒸汽．其中固體電解質是摻雜了Y₂O₃（Y：釔）的ZrO₂（Zr：鋯） 固體，它在高溫下能傳導O^2-離子．以戊烷（C₅H₁₂）代表汽油，完成下列問題：
①電池反應方程式為

C₅H₁₂+8O₂→5CO₂+6H₂O

；
②放電時固體電解質里的O^2-離子的移動方向是向

負

極移動（填“正”或“負”）；
③以此電源電解足量的CuSO₄溶液，當陽極產生氣體0.56L（已換算為標況）時，陰極產物的質量為

3.2

 g，若電解后溶液體積為1L，則溶液的pH約為

1

，電解過程中燃料電池內轉移的電子為

0.1

mol．

Answer 1

分析：（1）利用蓋斯定律計算反應熱，以此可寫出熱化學方程式；
（2）①電池總反應與戊烷燃燒的方程式相同，都為氧化還原反應；
②放電時，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動；
③電解硫酸銅，陽極生成氧氣，陰極生成氫氣，發生2CuSO₄ +2H₂O

電解  .

2H₂SO₄ +2Cu+O₂↑，根據方程式計算．

解答：解：（1）①已知：①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=67.7kJ?mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ?mol^-1，
由蓋斯定律②×2-①得到，2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O （g）△H=-1153.7kJ?mol^-1，
故答案為：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1153.7 kJ?mol^-1；
②已知：①N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ?mol^-1
②

1

2

H₂（g）+

1

2

F₂（g）=HF（g）△H=-269kJ?mol^-1
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ?mol^-1
由蓋斯定律①-③×2+②×4得到：2N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF （g）△H=-1135kJ?mol^-1；
故答案為：N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF（g）△H=-1135 kJ?mol^-1；
（2）①電池總反應與戊烷燃燒的方程式相同，都為氧化還原反應，方程式為C₅H₁₂+8O₂→5CO₂+6H₂O，
故答案為：C₅H₁₂+8O₂→5CO₂+6H₂O；
②放電時，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，故答案為：負；
③電解硫酸銅，陽極生成氧氣，陰極生成氫氣，發生2CuSO₄ +2H₂O

電解  .

2H₂SO₄ +2Cu+O₂↑，n（O₂）=

0.56L

22.4L/mol

=0.025mol，n（Cu）=0.05mol，
m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，
n（H₂SO₄）=0.05mol，
c（H⁺）=0.1mol，
pH=1，
轉移的電子的物質的量為0.025mol×4=0.1mol，
故答案為：3.2；1；0.1．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學反應與能量以及電化學知識，題目難度中等，注意把握蓋斯定律的應用以及電極方程式的書寫．