Question

2007年10月24日，我國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭將“嫦娥一號”探月衛星成功送入太空，邁出了向廣寒宮求索的第一步．“長征三號甲”是三級液體助推火箭，一、二級為常規燃料，第三級為液態氧燃料．
（1）常規燃料通常指以肼（N₂H₄）為燃料，以二氧化氮做氧化劑．但有人認為若用氟氣代替二氧化氮作氧化劑，反應釋放的能量更大（兩者反應生成氮氣和氟化氫氣體）．
已知：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）；△H=-543kJ?mol^-1

1

2

H₂（g）+

1

2

F₂（g）=HF（g）；△H=-269kJ?mol^-1
H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）；△H=-242kJ?mol^-1
請寫出肼和氟氣反應的熱化學方程式：

N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF（g）△H=-1135kJ?mol^-1

；
（2）氫是一種理想的綠色能源，最近科學家利用太陽光分解水來制備氫．如圖為光分解水制氫的循環系統，反應過程中所需的電能由太陽能光電池提供，反應體系中I₂和Fe²⁺等可循環使用．

①判斷光電池的a端為

負

極，b端為

正

極；
②寫出電解池A中電極反應式：
陰極

2H⁺+2e^-→H₂↑

，陽極

2I^-→I₂+2e^-

；
③電解池B中反應的離子方程式

4Fe³⁺+2H₂O

通電  .

O₂↑+4H⁺+4Fe²⁺

；
④若電解池A中生成H₂的體積為8.96L（標準狀況下），則電解池B中生成Fe²⁺的物質的量為

0.8mol

．

Answer 1

分析：（1）利用蓋斯定律來尋找已知的反應與目標反應的關系，然后計算未知反應的反應熱，再書寫熱化學反應方程式；
（2）利用電解的陰陽極來分析電源的正負極，利用電解池原理來分析離子的移動及電極反應式，并利用電子守恒來進行有關的計算來解答．

解答：解：（1）由N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）；△H=-543kJ?mol^-1①

1

2

H₂（g）+

1

2

F₂（g）=HF（g）；△H=-269kJ?mol^-1②
H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）；△H=-242kJ?mol^-1③
利用蓋斯定律可知①+②×4-③×2可得反應N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF（g），
該反應的△H=（-543kJ?mol^-1）+4×（-269kJ?mol^-1）-2×（-242kJ?mol^-1）=-1135kJ?mol^-1，
故答案為：N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF（g）△H=-1135kJ?mol^-1
（2）電解池左邊放出氫氣，氫離子在此得到電子，故左側為電解池陽極，所以a端為原電池負極，b端為正極碘離子在此失去電子．
故答案為：①負，正
②2H⁺+2e^-→H₂↑，2I^-→I₂+2e^-
③4Fe³⁺+2H₂OO₂↑+4H⁺+4Fe²⁺   
（4）據原電池原理，得失電子守恒有n（H2）=V/Vm=8.96L/22.4molL^-1=0.4mol，所以 故答案為：失去電子數為2×0.4mol=0.8mol，Fe^3+→Fe²⁺，得到電子數為2×0.4mol
故答案為：0.8mol

點評：本題目起點高，落點低，最終依據蓋斯定律以及氧化還原反應原理（電解池原理）就可以解決．有關電子得失是學生的難點．