Question

我國航天技術已經走在了世界前列．請回答下列與航天技術有關的試題：
（1）在發(fā)射“神舟”七號的火箭推進器中裝有肼（N₂H₄）和過氧化氫，當兩者混合時即產生氣體，并放出大量的熱．已知：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.6kJ/molH₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ/mol若用6.4g液態(tài)肼與足量過氧化氫反應生成氮氣和液態(tài)水，則整個過程中轉移的電子的物質的量為

 

，放出的熱量為

 

．
（2）我國“長征三號甲”運載火箭一級推進劑也采用四氧化二氮作為氧化劑，燃料是液態(tài)偏二甲肼（C₂H₈N₂），火箭起飛時的反應產物都是無毒的氣體．請你寫出該反應的化學方程式：

 

．請你解釋火箭上升過程中“尾巴”是紅棕色的原因：

 

．
（3）未來的“神舟”八號將組建成中國的空間站，屆時空間站需要再生性的燃料電池．這種電池的基本原理是有太陽光時利用太陽能電池板收集的電能將水電解（2H₂O

電解  .

2H₂↑+O₂↑），沒有太陽光時利用燃料
（H₂）、氧化劑（O₂）構成原電池，提供電能．若用KOH濃溶液作為電解液，請寫出該原電池負極的反應式：

 

．
（4）飛船或空間站中的宇航員新陳代謝的氣體是二氧化碳、水蒸氣，而呼吸需要的則是氧氣．請你利用自己所學的化學知識設計一個能夠循環(huán)處理飛船或空間站內氣體的方法 （寫出化學方程式即可）：

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據熱化學方程式結合蓋斯定律計算分析得到熱化學方程式，然后求出放出的熱量；依據反應前后元素化合價變化分析計算氧化還原反應的電子轉移；
（2）偏二甲肼在點燃的條件下與四氧化二氮反應，生成氮氣、水和二氧化碳；四氧化二氮分解產生紅棕色的二氧化氮；
（3）KOH溶液為電解液的氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電池的負極，發(fā)生氧化反應；
（4）利用Na₂O₂與二氧化碳、水蒸氣反應生成氧氣的原理可以處理飛船或空間站中人體新陳代謝產生的“廢氣”．

解答： 解：（1）由蓋斯定律可知，液態(tài)肼與過氧化氫反應生成氮氣和液態(tài)水的熱化學方程式：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.6 kJ?mol^-1，故0.2 mol液態(tài)肼放出的熱量為0.2 mol×817.6 kJ/mol=163.5 kJ；依據反應前后元素化合價變化可知，N₂H₄～N₂～4e^-；6.4g液態(tài)肼物質的量=

6.4g

32g/mol

=0.2mol，依據電子守恒計算得到轉移電子為0.8mol，
故答案為：0.8mol；163.5 kJ；
（2）偏二甲肼在點燃的條件下與四氧化二氮反應，生成氮氣、水和二氧化碳，反應的化學方程式為：C₂H₈N₂+2N₂O₄

點燃  .

3N₂+4H₂O+2CO₂；火箭上升過程中，泄漏出的四氧化二氮分解產生二氧化氮，紅棕色即為二氧化氮的顏色；
故答案為：C₂H₈N₂+2N₂O₄

點燃  .

3N₂+4H₂O+2CO₂；四氧化二氮分解產生紅棕色的二氧化氮；
（3）KOH溶液為電解液的氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電池的負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（4）根據過氧化鈉能與二氧化碳、水反應生成氧氣，處理了飛船或空間站中人體新陳代謝產生的“廢氣”，方程式為：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂；
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂．

點評：本題主要考查熱化學方程式的書寫、氧化還原反應電子轉移、原電池的工作原理等，題目難度中等．