Question

10．（1）肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料．已知在100kPa時，32.0g N₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣，放出熱量624kJ（25℃），N₂H₄完全燃燒的熱化學(xué)方程式是N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-642kJ/mol．
（2）肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液．肼-空氣燃料電池放電時，正極的電極反應(yīng)式是O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．
負(fù)極的電極反應(yīng)式是N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
（3）如圖是一個電化學(xué)過程示意圖．①鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu．
②假設(shè)使用肼-空氣燃料電池作為本過程中的電源，銅片的質(zhì)量變化128g，則肼-空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣112 L（假設(shè)空氣中氧氣體積含量為20%）．
（4）傳統(tǒng)制備肼的方法，是用NaClO氧化NH₃制得肼的稀溶液．該反應(yīng)的離子方程式是ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O．

Answer 1

分析 （1）32.0g N₂H₄的物質(zhì)的量=$\frac{32g}{32g/mol}$=1mol，1mol聯(lián)氨和雙氧水反應(yīng)生成氮氣和液體水放出熱量642kJ，據(jù)此書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）肼-氧氣堿性燃料電池中，負(fù)極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和氮氣，正極上是氧氣得到電子生成氫氧根離子；
（3）①裝置為電解池，鋅和電源負(fù)極相連為電解池的陰極，溶液中銅離子得到電子生成銅；
②根據(jù)電極反應(yīng)，結(jié)合電子守恒和空氣的組成情況來回答；
（4）NaClO氧化NH₃可以制得肼，還生成氯化鈉．

解答 解：（1）32.0g N₂H₄的物質(zhì)的量=$\frac{32g}{32g/mol}$=1mol，1mol聯(lián)氨和雙氧水反應(yīng)生成氮氣和液態(tài)水放出熱量642kJ，其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-642kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-642kJ/mol；
（2）肼-氧氣堿性燃料電池中，正極上氧氣得到電子法還原反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，負(fù)極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和氮氣，電極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-； N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑
（3）①裝置為電解池，鋅和電源負(fù)極相連為電解池的陰極，溶液中銅離子得到電子生成銅，電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案為：Cu²⁺+2e^-═Cu；
②銅片上的電極反應(yīng)為：Cu-2e^-=Cu，Cu的質(zhì)量變化128g，根據(jù)電極反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子為4mol，根據(jù)反應(yīng)N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子4mol時，消耗氧氣的物質(zhì)的量是1mol，氧氣的體積是空氣體積的五分之一，所以消耗空氣的體積是5mol，即112L，
故答案為：112；
（4）NaClO氧化NH₃可以制得肼的離子方程式為：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O，
故答案為：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O．

點評 本題是一道有關(guān)熱化學(xué)和電化學(xué)知識的綜合考察知識題目，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，題目難度中等．