Question

（1）火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。

①用肼(N₂H₄)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。

已知：N₂(g)＋2O₂(g)===N₂O₄(g)     ΔH＝＋10.7 kJ·mol^－1

N₂H₄(g)＋O₂(g)===N₂(g)＋2H₂O(g)    ΔH＝－543 kJ·mol^－1

写出气态肼和N₂O₄反应的热化学方程式：_____________________________________________________。

②已知四氧化二氮在大气中或在较高温度下很难稳定存在，它很容易转化为二氧化氮。试推断出二氧化氮制取四氧化二氮的反应条件(或措施)：____________________________________________________。

（2）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航空航天。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH₄和空气，其中固体电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂固体，它在高温下能传导阳极生成的O^2－离子(O₂＋4e^－===2O^2－)。

①c电极的名称为________，d电极上的电极反应式为__________________________。

②如图2所示为电解100 mL 0.5 mol·L^－1CuSO₄溶液，a电极上的电极反应式为__________。若a电极产生56 mL(标准状况)气体，则所得溶液的pH＝______(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入_____(填序号)。

a．CuO       b．Cu(OH)₂      c．CuCO₃     d．Cu₂(OH)₂CO₃

Answer

2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 096.7 kJ·mol－1 高压、低温(或加压、降温) 正极 CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O 4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 1 ac

【解析】（1）本题考查热化学反应方程式的计算，①N2H4与N2O4反应的方程式为：2N2H4＋N2O4=3N2＋4H2O，①N2(g)＋2O2(g)=N2O4(g)，②N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)②×2－①得出：N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝[2×(－543)－10.7]kJ·mol－1=－1 096.7 kJ·mol－1；②N2O42NO2，促使平衡向逆反应方向进行，可以增大压强，此反应属于吸热反应，也可以降低温度；（2）①考查原电池的工作原理和电极反应式的书写，根据电流的方向，电流从正极流向负极，即c为正极，d为负极，通入的B为CH4，电解质传导O2－，因此负极电极反应式为：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O；②考查电解原理以及关于电解的计算，a连接电源的正极，a为阳极，a电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；电解CuSO4溶液总反应方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，假设Cu2＋全部被电解成Cu，此时产生氧气的物质的量为100×10－3×0.5/2mol=0.025mol，体积为0.025×22.4L= 0.56L>56mL，因此Cu2＋没有完全电解，因此有n(H＋)=56×10－3×4/22.4mol=0.01mol，c(H＋)=0.01/100×10－3mol·L－1=0.1mol·L－1，则pH=1； 根据上述分析，只电解部分Cu2＋，因此恢复到电解前的在状态，应加入CuO或CuCO3，即ac正确。

点睛：本题的易错点是pH的计算和状态的恢复，计算pH，首先判断电解的过程，假设Cu2＋全部被电解，求出产生氧气的体积，与题目所给体积作出对比，从而得出只是电解部分Cu2＋，根据电解反应方程式，求出H＋的浓度，根据电极反应方程式，溶液中出来的物质是Cu和O2，因此需要加入CuO，才能恢复原来的状态，或者加入CuCO3。