Question

（11分）（1）据报道以硼氢化合物NaBH₄（H的化合价为-1价）和H₂O₂作原料的燃料电池，可用作通信卫星电源。负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO₂，其工作原理如图所示。

写出该电池放电时负极的电极反应式：                    。

（2）火箭发射常以液态肼（N₂H₄）为燃料，液态过氧化氢为助燃剂。

已知：N₂H₄（l） + O₂（g） ＝ N₂（g）+ 2H₂O（l）     △H = – 534 kJ·mol^—1

H₂O₂（l）= H₂O（l） + 1/2O₂（g）      △H = – 98.6 kJ·mol^—1

写出常温下，N₂H₄（l） 与 H₂O₂（l）反应生成N₂和H₂O的热化学方程式                。

（3）O₃可由臭氧发生器（原理如图所示）电解稀硫酸制得。

①图中阴极为        （填“A”或“B”）。

②若C处通入O ₂，则A极的电极反应式为：              

（4）向一密闭容器中充入一定量一氧化碳跟水蒸气发生反应CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是____  _____（选填编号）。

A．v_正（H₂O) = v_逆（H₂)

B．容器中气体的压强不再发生改变

C．H₂O的体积分数不再改变     

D．容器中CO₂和H₂的物质的量之比不再发生改变

E．容器中气体的密度不再发生改变

（5）温度T₁时，在一体积为2L的密闭容积中,加入0.4molCO₂和0.4mol 的H₂,反应中c(H₂O)的变化情况如图所示

T₁时反应CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)第4分钟达到平衡。在第5分钟时向体系中同时再充入0.1molCO和0.1molH₂（其他条件不变），请在右图中画出第5分钟到9分钟c(H₂O)浓度变化趋势的曲线。

Answer

（11分）（1）BH4- — 8e- + 8OH- = BO2- + 6H2O。（2分）

N2H4(l) + 2H2O2(l) = N2(g) + 4H2O(l) △H= -731.2 kJ /mol 。（2分）

（说明：△H数据、符号错，状态写错均不得分。）

（3）① A 。（1分）② O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。（2分）

（4）AC 。（2分）（少选一个得1分，有错均不给分）

（5）（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据原电池的装置图，可知负极是BH4发生氧化反应，B元素的化合价升高，与氢氧根离子结合生成BO2-和H2O，所以负极的电极反应式为BH4- — 8e- + 8OH- = BO2- + 6H2O；

（2）根据盖斯定律，将氧气消去，得N2H4(l) + 2H2O2(l) = N2(g) + 4H2O(l) △H=（–534 kJ·mol—1）+2×（–98.6 kJ·mol—1）=-731.2 kJ /mol；

（3）① 由图可知， B极产生氧气，则应是氢氧根离子放电，所以B是阳极，则A是阴极；

②若C处通入O 2，则阴极发生还原反应，氧气得到电子与氢离子结合为水，所以A极的电极反应式为O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O；

（4）A．v正（H2O) = v逆（H2)，正逆反应速率相等，符合化学平衡状态的特征，正确；B．容器中气体的压强不再发生改变的状态不是平衡状态，因为该反应的特点是气体物质的量不变的状态，所以压强一直不变，错误； C．平衡时，各物质的含量不再变化，所以H2O的体积分数不再改变 的状态是平衡状态，正确；D．容器中CO2和H2的物质的量之比不再发生改变的状态不一定是平衡状态，因为任何状态二氧化碳与水蒸气的物质的量之比都是1:1，保持不变，错误；E．因为气体的质量不变，容器的体积不变，则容器中气体的密度一直不变，所以气体密度不再发生改变的状态不是平衡状态，错误，答案选AC；

（5）在第5分钟时向体系中同时再充入0.1molCO和0.1molH2（其他条件不变），相当于增大压强，而压强的改变对平衡无影响，所以平衡不移动，c(H2O)仍为0.10mol/L，则图像为

考点：考查盖斯定律的应用，化学平衡状态的判断，电化学反应原理的应用