Question

（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的一氧化碳和水蒸气，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)浓度变化的曲线。

Answer

(1）BH4- - 8e- + 8OH- = BO2- + 6H2O。（2分） （2）N2H4(l) + 2H2O2(l) = N2(g) + 4H2O(l) △H= -731.2 kJ /mol 。（3分）（3）① A 。（2分）②O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。（2分） （4）AC 。（4分） （5） （3分）

【解析】

试题分析：(1）原电池中负极发生氧化反应，元素的化合价升高，故NaBH4在负极反应，根据图示BH4- 在碱性环境中反应生成了BO2- ，故电极反应为：BH4- - 8e- + 8OH- = BO2- + 6H2O。（2）把给出的两个热化学方程式标为①、②，根据盖斯定律，将①+②×2可得N2H4（l）与 H2O2（l）反应生成N2和H2O的热化学方程式为：N2H4(l) + 2H2O2(l) = N2(g) + 4H2O(l) △H= – 534 kJ·mol—1 – 98.6 kJ·mol—1×2= -731.2 kJ /mol。（3）①稀硫酸中氧元素的化合价为-2价，从图看出在B极产生了O3，说明在B极氧元素的化合价升高了，氧元素失去电子发生了氧化反应，故B是阳极，那么A是阴极；②若C处通入O 2，在酸性条件下发生为：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。（4）CO和H2的化学计量数相同故有v正（H2O) = v正（H2)，联立v正（H2O) = v逆（H2) ，则v正（H2)= v逆（H2)，同种物质的生成和消耗速率相等，故反应达到了平衡，A对；反应是气体体积不变的反应，故体系的压强一直不变，不能用压强来判断是否达到平衡，B错；H2O的体积分数不再改变，则H2O的浓度不再改变，反应达到平衡，C对；CO2和H2的物质的量之比不再发生改变，不能说明物质的量不再改变，不能判断是否到达了平衡，D错；容器的体积不变，反应体系中物质都是气体，故气体的密度一直不变，E错，选AC。（5）在第5分钟时向体系中同时再充入0.1molCO和0.1molH2，平衡不发生移动，c(H2O)的浓度不变，故第5分钟到9分钟c(H2O)浓度变化的曲线为：

考点：电极反应的书写、盖斯定律的运用、化学平衡状态的判断、化学图像的绘制。