Question

5．2016年10月11日，神舟十一號(hào)飛船搭乘CZ-2F火箭成功發(fā)射．在重達(dá)495 噸的起飛重量中，95%的都是化學(xué)推進(jìn)劑．
（1）降冰片烯      （C₇H₁₀）是一種重要的高密度液體燃料化學(xué)推進(jìn)劑．已知：

燃料	密度（g•cm-3）	體積熱值（J•L-1）
降冰片烯	1.0	4.2×107

寫(xiě)出表示降冰片烯標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式：C₇H₁₀（l）+9.5O₂（g）=7CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-3948kJ/mol．
（2）CH₃OH和液氧是常用的液體火箭推進(jìn)劑．
①已知：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（l）△H₁
2H₂（g）+O₂（l）═2H₂O（l）△H₂
CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H₃
2CH₃OH（l）+3O₂（l）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H₄
則△H₄=3△H₂-2△H₁-2△H₃（用△H₁、△H₂、△H₃來(lái)表示）．
②某溫度下，發(fā)生反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH （g）+H₂O（g）．在體積為2L的密閉容器中加入1mol CH₃OH和1mol H₂O，第4min達(dá)到平衡，容器內(nèi)c（CO₂）隨時(shí)間的變化情況如圖1所示，求此反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)59.26．保持其它條件不變，在第5min時(shí)向體系中再充入0.2mol CO₂和0.4mol H₂，第8min重新達(dá)到平衡，此時(shí)c（H₂）=c（CH₃OH）．請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出5到9min的c（CO₂）變化曲線示意圖．
（3）NH₄NO₃也是一種重要的固體推進(jìn)劑，可通過(guò)電解NO制備NH₄NO₃，其工作原理如圖2所示，A電極的名稱為陰極，請(qǐng)寫(xiě)出在B電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式：NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）C₇H₁₀的摩爾質(zhì)量為94g/mol，故燃燒1mol降冰片烯標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為△H=-$\frac{94g/mol}{1×1{0}^{3}g•{L}^{-1}}$×4.2×10⁷J/L=-3948kJ/mol，故熱化學(xué)方程式為C₇H₁₀（l）+9.5O₂（g）=7CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-3948kJ/mol；
（2）①①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（l）△H₁
②2H₂（g）+O₂（l）═2H₂O（l）△H₂
③CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H₃，3×②-2×①-2×③得，2CH₃OH（l）+3O₂（l）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H₄=3△H₂-2△H₁-2△H₃，據(jù)此進(jìn)行分析；
②據(jù)k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$進(jìn)行計(jì)算；反應(yīng)物濃度增大，使平衡不斷向正反應(yīng)方向進(jìn)行，據(jù)此作圖；
（3）由圖可知，A極上NO生成NH₄⁺，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池陰極，B極上NO生成NO₃^-，發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)方程式；

解答 解：（1）C₇H₁₀的摩爾質(zhì)量為94g/mol，故燃燒1mol降冰片烯標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為△H=-$\frac{94g/mol}{1×1{0}^{3}g•{L}^{-1}}$×4.2×10⁷J/L=-3948kJ/mol，故熱化學(xué)方程式為C₇H₁₀（l）+9.5O₂（g）=7CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-3948kJ/mol，
故答案為：C₇H₁₀（l）+9.5O₂（g）=7CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-3948kJ/mol；
（2）①①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（l）△H₁
②2H₂（g）+O₂（l）═2H₂O（l）△H₂
③CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H₃，3×②-2×①-2×③得，2CH₃OH（l）+3O₂（l）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H₄=3△H₂-2△H₁-2△H₃，故△H₄=3△H₂-2△H₁-2△H₃，
故答案為：3△H₂-2△H₁-2△H₃；
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH （g）+H₂O（g）
開(kāi)始（c）   0             0                   0.5                 0.5                  
變化         0.1           0.3                  0.1                 0.1              
平衡          0.1           0.3                 0.4                  0.4，k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.4×0.4}{0.2×0．{3}^{3}}$=59.26；反應(yīng)物濃度增大，使平衡不斷向正反應(yīng)方向進(jìn)行，故圖為，
故答案為：59.26；；
（3）由圖可知，A極上NO生成NH₄⁺，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池陰極；B極上NO生成NO₃^-，發(fā)生氧化反應(yīng)，故電極反應(yīng)方程式為NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，
故答案為：陰；NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，燃燒熱的計(jì)算，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)，本題難度中等．