Question

Ⅰ我國用于發(fā)射“嫦娥二號”的長三丙火箭的燃料是液態(tài)偏二甲肼[（CH₃）₂NH-NH₂]，氧化劑是液態(tài)四氧化二氮．二者在反應過程中放出大量能量，推動火箭升空，同時生成無毒、無污染的氣體．已知：室溫下，1g燃料完全燃燒釋放出的能量為45kJ．
（1）請寫出燃料燃燒的熱化學方程式

 

．
（2）向火箭注入燃料和氧化劑必須嚴防外泄，因為

 

．
Ⅱ太陽能電池板面對太陽時，一部分電能直接供給“嫦娥二號”，一部分電能則儲存在電池里，供背離太陽時使用．“嫦娥二號”使用的是鎳氫電池，電解質溶液顯堿性．其反應方程式為：LaNi₅+Ni（OH）₂

充電

放電

LaNi₅H+NiOOH
請寫出下列電極反應式：
（3）放電時，正極

 

；充電時，陽極

 

．
Ⅲ設計出燃料電池使汽油氧化直接產生電流是對世紀最富有挑戰(zhàn)性的課題之一．有一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，電池的電解質是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導O^2-離子．回答如下問題：
（4）以戊烷代表汽油，這個電池的負極發(fā)生的反應是

 

．
（5）人們追求燃料電池氧化汽油而不在內燃機里燃燒汽油的原因是

 

．
（6）在ZrO₂晶體里摻雜Y₂O₃用Y³⁺代替晶體里部分的Zr⁴⁺固體電解質的導電能力

 

（填“增強”或“減弱”）．
（7）汽油燃料電池最大的障礙是氧化反應不完全產生

 

堵塞電極的氣體通道，有人估計，完全避免這種副反應還需相當長的時間，正是新一代化學家的歷史使命．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,熱化學方程式,常見化學電源的種類及其工作原理

專題：化學反應中的能量變化,電化學專題

分析：Ⅰ．（1）先求出偏二甲肼的物質的量，再根據(jù)物質的量之比等于熱量比求出反應熱，然后寫出熱化學方程式；
（2）四氧化二氮屬于有毒氣體；
II（3）電池中正極上NiOOH得電子生成Ni（OH）₂，電解時陽極上Ni（OH）₂失電子生成NiOOH；
Ⅲ（4）戊烷在負極上失電子生成二氧化碳和水；
（5）原電池具有能量利用率高的特點；
（6）根據(jù)離子的移動分析；
（7）丁烷不完全氧化會生成碳粒，從而堵塞電極的氣體通道．

解答： 解：Ⅰ．（1）1g燃料完全燃燒釋放出的能量為45kJ，則

1g

60g/mol

=

45KJ

△H

，則△H=-2700 kJ/mol，其熱化學方程式為：C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2700 kJ/mol；
故答案為：C₂H₈N₂（l）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-2700 kJ/mol；
（2）四氧化二氮屬于有毒氣體，泄漏到空氣中會污染空氣；
故答案為：反應物有毒、污染環(huán)境；
II（3）電池中正極上NiOOH得電子生成Ni（OH）₂，則其電極反應為：NiOOH+H⁺+e^-═Ni（OH）₂；電解時陽極上Ni（OH）₂失電子生成NiOOH，則其電極反應式為：Ni（OH）₂+OH^--e^-═NiOOH+H₂O；
故答案為：NiOOH+H⁺+e^-═Ni（OH）₂；Ni（OH）₂+OH^--e^-═NiOOH+H₂O；
Ⅲ（4）戊烷在負極上失電子生成二氧化碳和水，其電極反應式為：C₅H₁₂+16O^2--32e^-═5CO₂+6H₂O；
故答案為：C₅H₁₂+16O^2--32e^-═5CO₂+6H₂O；
（5）原電池具有能量利用率高的特點，而燃燒時化學能轉變?yōu)闊崮芎凸饽埽?br />故答案為：燃料電池具有較高的能量利用率；
（6）為維持電荷平衡，晶體中的O^2-將減少，從而使O^2-得以在電場作用下向負極移動，所以用Y³⁺代替晶體里的部分Zr⁴⁺對提高固體電解質的導電能力有幫助，
故答案為：增強；
（7）烷不完全氧化會生成碳粒，從而堵塞電極的氣體通道，
故答案為：碳．

點評：本題考查了熱化學方程式的書寫、化學電源新型電池、電解池原理的應用等，明確原電池原理是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫，難度中等．