Question

下图是一个电化学过程的示意图，请按要求填空：

(1)通入CH₃CH₂OH的电极名称是______________，B电极的名称是_____________。

(2)通入CH₃CH₂OH一极的电极反应式为_____________________________________。

(3)乙池中总反应的化学方程式为___________________________________________。

(4)当乙池中A(Fe)极的质量增加12.8g时，甲池中消耗O₂ _______ mL(标况下)

(5)火箭发射时可用肼(N₂H₄)为燃料，以二氧化氮做氧化剂，它们相互反应生成氮气和水蒸气。

①写出在碱性条件下负极反应式为：___________________________________________。

②已知：N₂(g)＋2O₂(g)=2NO₂(g)，ΔH＝＋67.7 kJ·mol^－1；N₂H₄(g)＋O₂(g)=N₂(g)＋2H₂O(g)，ΔH＝－534 kJ·mol^－1，则N₂H₄和NO₂反应的热化学方程式__________________________________________。

Answer

负极 阳极 C2H5OH-12e-+16OH-=2CO+11H2O 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 2240 N2H4-4e-+ 4OHˉ=N2+4H2O 2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1135.7kJ•mol-1

【解析】

甲池为乙醇燃料电池，放电过程中乙醇被氧化作负极，由于电解质溶液显碱性，所以生成CO和水；氧气被还原作正极，碱性电解质溶液中生成OHˉ；乙池为电解池装置，B电极与原电池正极相连为阳极，失电子发生氧化反应，A电极与原电池负极相连为阴极，得电子发生还原反应。

(1)通入乙醇的电极失电子发生氧化反应，为原电池的负极；B电极与原电池正极相连为阳极；

(2)乙醇被氧化作负极，由于电解质溶液显碱性，所以生成CO和水，电极方程式为C2H5OH-12e-+16OHˉ=2CO+11H2O；

(3)乙池中阳极上水电离出的氢氧根放电生成氧气，同时产生氢离子，阴极上铜离子放电生成铜单质，所以电池总反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；

(4)乙池中A电极为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，析出铜的物质的量为=0.2mol，所以转移的电子为0.4mol，甲池中通入氧气的一极的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OHˉ，所以转移0.4mol电子时消耗0.1mol氧气，标况下体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L=2240mL；

(5)①原电池中负极失电子发生氧化反应，该电池中N2H4被NO2氧化，所以N2H4为负极原料，电解质溶液显碱性，所以电极方程式为N2H4-4e-+ 4OHˉ=N2+4H2O；

②已知i：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)，△H=+67.7kJ•mol-1；
ii：N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O (g)，△H=-534kJ•mol-1
根据盖斯定律，2×②-①可得2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=2(-534kJ•mol-1)-(+67.7kJ•mol-1)=-1135.7kJ•mol-1。