Question

（1）“天宫一号”于2011年9月在酒泉卫星发射中心发射，标志着我国的航空航天技术迈进了一大步．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）为燃料，四氧化二氮做氧化剂，两者反应生成氮气和气态水．
已知：N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（g）△H=10.7kJ?mol^-1
N₂H₄（g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ?mol^-1
写出气态肼和N₂O₄反应的热化学方程式为   
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．试推断由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，可用于航天航空．如图l所示装置中，以稀土金属材料做惰性电极，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所示电解100mL0.5mol?L^-1CuSO₄溶液，a电极上的电极反应式为    ．若a电极产生56mL（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 1

【答案】分析：（1）①依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
②依据化学平衡移动原理和影响因素分析判断；
（2）①依据装置图中电流流向分析，c为正极氧气的电子发生还原反应，d为负极甲烷是电子发生氧化反应；
②图2是电解池，与电源正极连接的a电极为阳极，溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应，依据质子守恒减少的氢氧根离子和增多的气流浓度相同减少；恢复原来溶液的浓度溶液中电解什么物质就加入什么物质或与生成产物反应从新生成已电解的物质；
解答：解：（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
依据盖斯定律b×2-a得到  2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1096.7KJ/mol；
故答案为：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1096.7KJ/mol；
②四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，由二氧化氮制取四氧化二氮，2NO₂=N₂O₄，反应是放热反应，反应前后气体体积减小所以反应条件为：增大压强、降温都有利于反应正向进行；
故答案为：增大压强、降温；
（2）①图1是原电池，依据电流流向是从正极流向负极，c电极为正极，氧气得到电子发生还原反应，d电极为电池负极甲烷是电子发生还原反应，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，结合电子守恒写出电极反应为：CH₄+4O^2-=CO₂+2H₂O+8e^-；
故答案为：正极； CH₄+4O^2-=CO₂+2H₂O+8e^-；
②如图2所示电解100mL0.5mol?L^-1CuSO₄溶液，发生的电解池反应为：2CuSO₄+2H₂O2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，与电源正极相连的为阳极，溶液中 氢氧根离子是电子发生氧化反应，电极反应为：4OH^-=2H₂O+O₂↑+4e^-；若a电极产生56mL（标准状况）气体为氧气，物质的量为0.0025mol，消耗氢氧根离子物质的量为0.01mol，溶液中生成氢离子物质的量为0.01mol，c（H⁺）==0.1mol/L，PH=-lg0.1=1；则所得溶液电解过程中CuSO₄溶液每损失2个Cu原子，就损失2个 O原子，相当于损失一个CuO，为了使CuSO₄溶液，恢复原浓度，应加入CuO，也可以加入CuCO₃，符合恢复溶液浓度的定量关系，但不能加入Cu（OH）₂、Cu₂（OH）₂CO₃，因为CuCO₃+H₂SO₄ CuSO₄+CO₂↑+H₂O，相当于加CuO，而Cu（OH）₂+H₂SO₄CuSO₄+2H₂O、Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄ +CO₂↑+3H₂O，除增加溶质外还增加了水；故选ac．
故答案为：4OH^-=2H₂O+O₂↑+4e^-；1；ac；
点评：本题考查了盖斯定律的计算应用，化学平衡的影响因素分析判断，原电池、电解池的原理应用和计算，注意溶液恢复加入试剂的分析判断，题目难度中等．