Question

  氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)中都有廣泛應(yīng)用，回答下列問(wèn)題：
（1）氮元素在元素周期表中的位置為

 

；
（2）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；
（3）肼可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，與氧化劑N₂O₄反應(yīng)生成N₂和水蒸氣．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄ （1）△H₁=-19.5kJ?mol^-1
②N₂H₄ （1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2
kJ?mol^-1
寫(xiě)出肼和N₂O₄ 反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

；
（4）肼一空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時(shí)，負(fù)極的反應(yīng)式為

 

（5）如圖是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程示意圖．
①寫(xiě)出鉑片上發(fā)生的電極反應(yīng)式

 

．
②假設(shè)使用肼-空氣燃料電池作為本過(guò)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

 

L（假設(shè)空氣中氧氣體積含量為20%）．

Answer 1

考點(diǎn)：氧化還原反應(yīng),用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理,電解原理

專(zhuān)題：

分析：（1）依據(jù)氮原子的原子序數(shù)是7，結(jié)合原子結(jié)構(gòu)示意圖分析判斷；
（2）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），依據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價(jià)變化分析書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（3）依據(jù)蓋斯定律，結(jié)合題干熱化學(xué)方程式計(jì)算寫(xiě)出；
（4）負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)，是肼在反應(yīng)，注意電解質(zhì)溶液的酸堿性即可；
（5）①電解池的負(fù)極上是陽(yáng)離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
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(lái)回答；

解答： 解：（1）氮元素原子的原子序數(shù)為7，原子結(jié)構(gòu)示意圖為2層，最外層電子數(shù)為5，所以氮元素在元素周期表中的位置為第二周期第VA族，故答案為：第二周期第VA族；
（2）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），次氯酸鈉做氧化劑，依據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子守恒和原子守恒寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；故答案為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（3）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ?mol^-1
    ②N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律寫(xiě)出肼和N₂O₄反應(yīng)的熱化學(xué)方程：②×2-①得到：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．
（4）負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)，是肼在反應(yīng)，肼中的N從-2價(jià)升高到0價(jià)，堿性電池中，其電極反應(yīng)式應(yīng)為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
（5）①電解池的負(fù)極上是陽(yáng)離子銅離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即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(shí)，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；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原子結(jié)構(gòu)示意圖、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)以及熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)和燃料電池電極反應(yīng)及其計(jì)算等，綜合性較強(qiáng)，中等難度．