Question

20．我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭以“一箭多星”的方式，将国家科技重大专项高分辨率对地观测系统首颗卫星“高分一号”成功发射升空，此颗卫星堪称“太空千里眼”，对国土资源调查、环境监测、地理测绘和精准农业及国防工业等将起到十分重要的作用．
I、“高分一号”使用了大功率运载火箭，火箭推进器中装有还原剂肼（N₂H₄）和强氧化剂过氧化氢（H₂O₂），发生的反应为N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g），已知生成1mol H₂O（g）放出160.4KJ能量．
（1）H₂O₂在催化剂作用下分解的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）用电子式表示H₂O的形成过程．
（3）若该火箭推进器中H₂O₂有24mol共价键发生断裂，则放出的能量为2566.4KJ．
II、科学家设想利用太阳能电池电解水产生的气体设计成燃料电池给卫星供电，可产生水循环的环保型的卫星供电系统．
（4）将生成的氢气用于燃料电池时，实现了化学能转化为电能；水分解时，断裂的化学键为共价键，分解水的反应属于吸热（填“放热”或“吸热”）反应．
该氢氧燃料电池的电解质溶液为KOH溶液，则电池反应的负极反应为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，电池工作一段时间后，电解质溶液中KOH的物质的量不发生（填“发生”或“不发生”）变化．

Answer 1

分析 （1）过氧化氢在二氧化锰做催化剂的条件下生成水和氧气；
（2）氢原子和氧原子之间以共用电子对而形成水分子；
（3）1mol过氧化氢中3mol的共价键，所以H₂O₂有24mol共价键发生断裂，反应的过氧化氢为8mol，由2molH₂O₂生成4molH₂O（g），则8mol的过氧化氢生成16mol的水，又因为生成1mol H₂O（g）放出160.4KJ能量，所以放出热量为：160.4KJ×16=2566.4KJ；
（4）原电池是将化学能转化为电能的装置，非金属元素之间形成的化学键大多是共价键，物质的分解反应是吸热反应；氢氧燃料电池中，H₂从负极通入，在反应中被氧化；根据电极反应确定pH的变化．

解答 解：（1）过氧化氢在二氧化锰做催化剂的条件下生成水和氧气，方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）H₂O为共价化合物，各原子达到稳定结构，用电子式表示形成过程为，
故答案为：；
（3）1mol过氧化氢中3mol的共价键，所以H₂O₂有24mol共价键发生断裂，反应的过氧化氢为8mol，由2molH₂O₂生成4molH₂O（g），则8mol的过氧化氢生成16mol的水，又因为生成1mol H₂O（g）放出160.4KJ能量，所以放出热量为：160.4KJ×16=2566.4KJ，故答案为：2566.4KJ；
（4）氢气用于燃料电池，燃料电池是将化学能转化为电能的装置，水分解时，断裂的化学键为H-O键，属于共价键，分解海水的反应属于吸热反应，氢氧燃料电池中，H₂从负极通入，负极的电极反应式为：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；负极上氢气和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，氢氧燃料电池的产物是水，KOH的物质的量不变，溶液的体积增大，浓度变小，所以PH值减小，故答案为：化学；电；共价；吸热；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；不发生．

点评 本题考查化学方程式的书写、用电子式表示物质的形成、热量的转化和电极反应式的书写，综合性强，但比较容易．