Question

15．（1）0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B₂H₆）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学反应方程式为B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165kJ/mol；
又知H₂O（l）═H₂O（g）；△H=+44kJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时，放出的热量是1016.5 kJ
（2）发射卫星时可用肼（N2H4）为燃料和NO₂作氧化剂，这两者反应生成N2和水蒸气．又已知：①N₂（气）+2O₂（气）═2NO₂（气）△H=+67.7kJ/mol ②N₂H₄（气）+O₂（气）═N₂（气）+2H₂O（气）△H=-534kJ/mol  试写出肼与NO₂反应的热化学方程式：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol
（3）甲烷燃料电池：碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）
正极：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
负极：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O_
总反应方程式：CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）0.3mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5KJ的热量，则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出2165KJ的热量；根据盖斯定律写出其热化学反应方程式，后根据物质的物质的量与反应放出的热量成正比来解答；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，反应的热化学方程式改变系数，焓变随之改变，通过热化学方程式之间的加减计算得到；
（3）氢氧燃料电池中，H₂从负极通入，在反应中被氧化，正极上是氧气发生得电子的还原反应，又因为电解质是KOH溶液，不会在电极反应中出现H⁺；负极上是甲烷发生失电子的氧化反应，正极上是氧气发生得电子的还原反应，又因为电解质是KOH溶液，不会在电极上放出二氧化碳．

解答 解：（1）0.3mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5KJ的热量，则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出2165KJ的热量，反应的热化学方程式为：B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165kJ/mol，①B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165kJ/mol，②H₂O（l）→H₂O（g）；△H=+44kJ/moL，
由盖斯定律可知①+②×3得：B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（g）△H=-2033kJ/mol，11.2L（标准状况）即0.5mol乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是2033kJ×0.5=1016.5kJ，
故答案为：B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165kJ/mol；1016.5．
（2））①N₂（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H₁=+67.7kJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534kJ/mol
依据盖斯定律：②×2-①得到：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；
故答案为：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；
（3）氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质溶液时，正极上是氧气发生得电子的还原反应，即O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，负极上是甲烷发生失电子的氧化反应，又因为电解质是KOH溶液，二氧化碳和氢氧化钾反应得到的是碳酸钾，即CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．

点评 本题考查了热化学方程式的书写方法、盖斯定律的计算应用以及燃料电池的工作原理、电极反应式的书写知识，题目较简单，注意知识的归纳和梳理是关键．