Question

Ⅰ我國(guó)用于發(fā)射“嫦娥二號(hào)”的長(zhǎng)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(yīng)過程中放出大量能量，推動(dòng)火箭升空，同時(shí)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(qǐng)寫出燃料燃燒的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）向火箭注入燃料和氧化劑必須嚴(yán)防外泄，因?yàn)?div id="xode1mg" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

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

充電

放電

LaNi₅H+NiOOH
請(qǐng)寫出下列電極反應(yīng)式：
（3）放電時(shí)，正極

 

；充電時(shí)，陽極

 

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

 

．
（5）人們追求燃料電池氧化汽油而不在內(nèi)燃機(jī)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(zhì)的導(dǎo)電能力

 

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

 

堵塞電極的氣體通道，有人估計(jì)，完全避免這種副反應(yīng)還需相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，正是新一代化學(xué)家的歷史使命．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池,熱化學(xué)方程式,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：Ⅰ．（1）先求出偏二甲肼的物質(zhì)的量，再根據(jù)物質(zhì)的量之比等于熱量比求出反應(yīng)熱，然后寫出熱化學(xué)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(shí)陽極上Ni（OH）₂失電子生成NiOOH；
Ⅲ（4）戊烷在負(fù)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(diǎn)；
（6）根據(jù)離子的移動(dòng)分析；
（7）丁烷不完全氧化會(huì)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(xué)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(huì)污染空氣；
故答案為：反應(yīng)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(yīng)為：NiOOH+H⁺+e^-═Ni（OH）₂；電解時(shí)陽極上Ni（OH）₂失電子生成NiOOH，則其電極反應(yīng)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(fù)極上失電子生成二氧化碳和水，其電極反應(yīng)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(diǎn)，而燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)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(chǎng)作用下向負(fù)極移動(dòng)，所以用Y³⁺代替晶體里的部分Zr⁴⁺對(duì)提高固體電解質(zhì)的導(dǎo)電能力有幫助，
故答案為：增強(qiáng)；
（7）烷不完全氧化會(huì)生成碳粒，從而堵塞電極的氣體通道，
故答案為：碳．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)電源新型電池、電解池原理的應(yīng)用等，明確原電池原理是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，難度中等．