Question

【題目】下圖是一個電化學過程的示意圖，請按要求填空：

(1)通入CH3CH2OH的電極名稱是______________，B電極的名稱是_____________。

(2)通入CH3CH2OH一極的電極反應式為_____________________________________。

(3)乙池中總反應的化學方程式為___________________________________________。

(4)當乙池中A(Fe)極的質量增加12.8g時，甲池中消耗O2 _______ mL(標況下)

(5)火箭發射時可用肼(N2H4)為燃料，以二氧化氮做氧化劑，它們相互反應生成氮氣和水蒸氣。

①寫出在堿性條件下負極反應式為：___________________________________________。

②已知：N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)，ΔH＝＋67.7 kJ·mol－1；N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)，ΔH＝－534 kJ·mol－1，則N2H4和NO2反應的熱化學方程式__________________________________________。

Answer 1

【答案】負極 陽極 C2H5OH-12e-+16OH-=2CO+11H2O 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 2240 N2H4-4e-+ 4OHˉ=N2+4H2O 2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1135.7kJmol-1

【解析】

甲池為乙醇燃料電池，放電過程中乙醇被氧化作負極，由于電解質溶液顯堿性，所以生成CO和水；氧氣被還原作正極，堿性電解質溶液中生成OHˉ；乙池為電解池裝置，B電極與原電池正極相連為陽極，失電子發生氧化反應，A電極與原電池負極相連為陰極，得電子發生還原反應。

(1)通入乙醇的電極失電子發生氧化反應，為原電池的負極；B電極與原電池正極相連為陽極；

(2)乙醇被氧化作負極，由于電解質溶液顯堿性，所以生成CO和水，電極方程式為C2H5OH-12e-+16OHˉ=2CO+11H2O；

(3)乙池中陽極上水電離出的氫氧根放電生成氧氣，同時產生氫離子，陰極上銅離子放電生成銅單質，所以電池總反應的化學方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；

(4)乙池中A電極為陰極，電極反應為Cu2++2e-=Cu，析出銅的物質的量為=0.2mol，所以轉移的電子為0.4mol，甲池中通入氧氣的一極的電極反應為O2+2H2O+4e-=4OHˉ，所以轉移0.4mol電子時消耗0.1mol氧氣，標況下體積為0.1mol×22.4L/mol=2.24L=2240mL；

(5)①原電池中負極失電子發生氧化反應，該電池中N2H4被NO2氧化，所以N2H4為負極原料，電解質溶液顯堿性，所以電極方程式為N2H4-4e-+ 4OHˉ=N2+4H2O；

②已知i：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)，△H=+67.7kJmol-1；
ii：N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)，△H=-534kJmol-1
根據蓋斯定律，2×②-①可得2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=2(-534kJmol-1)-(+67.7kJmol-1)=-1135.7kJmol-1。