Question

（1）、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)  ΔH＝+10.7kJ·mol^-1
N₂H₄(g)＋O₂(g)＝N₂(g)＋2H₂O(g)  ΔH＝-543kJ·mol^-1
寫出氣態肼和N₂O₄反應的熱化學方程式：                                。
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，其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)：                         。
（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。

圖甲所示裝置中，以稀土金屬材料為惰性電極，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-(O₂+4e →2O^2-)
①c電極為       ，d電極上的電極反應式為                            。
②圖乙是電解100mL 0.5mol·L^-1 CuSO₄溶液，a電極上的電極反應式為          。若a電極產生56mL(標準狀況)氣體，則所得溶液的pH=     (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       (選填字母序號)
a.CuO    b.Cu(OH)₂     c.CuCO₃     d.Cu₂(OH)₂CO₃

Answer 1

（14分）
（1）①2 N₂H₄(g) +  N₂O₄(g)= 3N_２(g)＋4H₂0(g) △H＝－1096.7KJ·mol^-1（2分）
②加壓、降溫（各1分）
（2）①正極（2分）  CH₄ - 8e^- + 40^2-=CO₂+2H₂O （2分）
②4OH^—- 4e^-=2H₂O+O₂ （2分）  1 （2分）  a、c （2分）

解析試題分析：（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^－1；
答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1096.7KJ·mol^－1；
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，2NO₂N₂O₄，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- 8e^-+4O^2－=CO₂+2H₂O；
答案為：正極； CH₄- 8e^-+4O^2－=CO₂+2H₂O；
②如圖2所示電解100mL0.5mol?L-1CuSO₄溶液，發生的電解池反應為：2CuSO₄+2H₂O2Cu+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^－-4e^－=2H₂O+O₂↑；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^＋）==0.1mol·L^－1，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+H₂SO₄CuSO₄+CO₂↑+H₂O，相當于加CuO，而Cu（OH）₂+H₂SO₄CuSO₄+2H₂O、Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄ +CO₂↑+3H₂O，除增加溶質外還增加了水；選ac．
答案為：4OH^—- 4e^-=2H₂O+O₂ ；1；ac；
考點：熱化學方程式；化學電源新型電池