Question

19．（1）肼（N₂H₄）可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N₂O₄反應生成N₂和水蒸氣．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄ （g）△H₁=-195kJ•mol^-1
②N₂H₄ （1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
寫出肼和N₂O₄ 反應的熱化學方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）肼一空氣燃料電池是一種堿性電池，無污染，能量高，有廣泛的應用前景．其工作原理如圖所示，回答下列問題：
①該燃料電池的負極發(fā)生的反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．
②電池工作時，OH^-移向a極（“a”或“b”）
③當電池放電轉移5mol電子時，至少消耗燃料肼40g．
（3）LiCoO₂可用作一種鋰離子電池的正極材料．該鋰離子電池充電過程中，負極發(fā)生的反應為6C+xLi⁺+xe-═Li_xC₆，正極發(fā)生LiCoO₂與Li_1-xCoO₂之間的轉化，寫出放電時電池總反應方程式Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律，②×2-①可得目標熱化學方程式；
（2）①燃料電池的正極是氧氣在正極發(fā)生還原反應，是負極發(fā)生氧化反應，是肼在反應，注意電解質溶液的酸堿性即可；
②原電池中陰離子移向負極；
③據負極電極反應式計算消耗燃料肼的質量．
（3）結合電極方程式以及兩極的變化，判斷反應物和生成物，可書寫總方程式．

解答 解：（1）肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N₂H₄反應生成N₂和水蒸氣，將方程式②×2-①得肼和N₂H₄ 反應的熱化學方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）①燃料電池的正極是氧氣在正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應，是肼在反應，肼中的N從-2價升高到0價，堿性電池中，其電極反應式應為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
②原電池中陰離子移向負極，a為負極，所以電池工作時，OH^-移向a電極，故答案為：a；
③負極電極反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，轉移4mol電子時消耗肼32g，則轉移5mol電子消耗肼32g×$\frac{5}{4}$=40g，故答案為：40；
（3）放電時，負極反應為：Li_xC₆-xe^-═6C+xLi⁺，正極Li_1-xCoO₂+xLi⁺+xe^-=LiCoO₂，總電池反應方程式為：Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂，
故答案為：Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂．

點評 本題考查較為綜合，為高頻考點，側重于學生的分析、計算能力的考查，題目涉及蓋斯定律、電極反應式以及電池反應方程式書寫，題目難度較大．