Question

20．2005年10月12日北京時間上午9時，中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功將“神舟6號”飛船送入太空，這一壯舉又一次受到世界關(guān)注．火箭推進器中有強還原劑液體肼（N₂H₄）和強氧化劑液態(tài)雙氧水．當(dāng)它們混合時，即產(chǎn)生大量氮氣和水蒸氣并放出大量熱．已知：0.4mol液態(tài)肼與足量的液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成氮氣和水蒸氣，放出256.652kJ的熱量．
（1）反應(yīng)的熱化學(xué)方程N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.63kJ/mol
（2）又已知H₂O（l）=H₂O（g）△H=44kJ．mol^-1．則16g液態(tài)肼與足量的液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成氮氣和液態(tài)水時放出的熱量是408.815kJ．
（3）此反應(yīng)用于火箭推進，除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外還有一個很大優(yōu)點是產(chǎn)物無污染．
（4）燃料電池在航天器得到大量應(yīng)用；科研人員新近開發(fā)出一種由甲醇、氧氣以及強堿作電解質(zhì)溶液的新型手機電池，充電一次可供手機連續(xù)使用一個月，據(jù)此請回答以下問題：
①甲醇是負極，電極反應(yīng)CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O
②電池反應(yīng)的離子方程式為2CH₃OH+3O₂+4OH^-═2CO₃^2-+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，根據(jù)0.4mol液態(tài)肼放出的熱量，計算1mol液態(tài)肼放出的熱量，進而寫出熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)蓋斯定律合并寫出生成液態(tài)水時的熱化學(xué)方程式進行計算；
（3）依據(jù)反應(yīng)N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）的產(chǎn)物是氮氣和水分析該反應(yīng)的優(yōu)點；
（4）甲醇燃料電池放電時，C元素的化合價升高，所以甲醇所在電極為原電池的負極，O元素的化合價降低，所以通入氧氣的極為原電池的正極，負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，以此來解答．

解答 解：（1）反應(yīng)方程式為：N₂H₄+2H₂O₂═N₂+4H₂O，0.4mol液態(tài)肼放出256.652KJ的熱量，則1mol液態(tài)肼放出的熱量為$\frac{265.652kJ}{0.4}$=641.63kJ，
所以反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.63kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.63kJ/mol；
（2）①N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.63kJ/mol；
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ/mol；
依據(jù)蓋斯定律①+②×4得到：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）；△H=-817.63kJ/mol；
熱化學(xué)方程式中32g全部反應(yīng)放熱817.63kJ，16g液態(tài)肼與足量雙氧水反應(yīng)生成氮氣和液態(tài)水時，放出的熱量為：817.63kJ×$\frac{1}{2}$=408.815kJ，
故答案為：408.815；
（3）還原劑肼（N₂H₄）和強氧化劑H₂O₂，當(dāng)它們混合時，即產(chǎn)生大量的氮氣和水蒸氣，除釋放大量熱量和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有很突出的優(yōu)點是，產(chǎn)物為氮氣和水，清潔無污染，
故答案為：產(chǎn)物無污染；
（4）CH₃OH和O₂在電池中，肯定是O₂氧化CH₃OH，CH₃OH是負極反應(yīng)物，O₂是正極反應(yīng)物．CH₃OH被氧化生成CO₂和H₂O，電解質(zhì)溶液中有強堿（OH^-），CO₂要轉(zhuǎn)化CO₃^2-．
①甲醇是負極，電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O，故答案為：負；CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O；
②CH₃OH被氧化生成CO₂和H₂O，電解質(zhì)溶液中有強堿（OH^-），則CO₂要轉(zhuǎn)化CO₃^2-，電池反應(yīng)為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-═2CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-═2CO₃^2-+6H₂O．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、有關(guān)反應(yīng)熱的計算，題目難度中等，注意蓋斯定律的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．