Question

9．（1）肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性液體，可用作火箭燃料．已知在101kPa，320g N₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣，放出熱量624kJ（25℃時），N₂H₄完全燃燒的熱化學(xué)方程式是：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-62.4KJ/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2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；負極的電極反應(yīng)式是N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
（3）如圖是一個電化學(xué)過程示意圖．
假設(shè)使用肼-空氣燃料電池作為本過程的電源，銅片質(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112L（假設(shè)空氣中氧氣的體積含量為20%）．
（4）傳統(tǒng)制備肼的方法是以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）根據(jù)肼和反應(yīng)熱的關(guān)系計算出其燃燒熱，并寫出其相應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）燃料電池中，負極上投放的是燃料，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下的反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計算需要空氣的體積；
（4）NaClO氧化NH₃可以制得肼，還生成氯化鈉．

解答 解：（1））320g肼的物質(zhì)的量為10mol，10molN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣放出熱量624kJ，所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-62.4KJ/mol，
故答案為：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-62.4KJ/mol；
（2）燃料電池中，負極上投放的是燃料，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下的反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，故答案為：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（3）電解硫酸銅溶液時，銅電極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，當(dāng)銅片的質(zhì)量變化128g，失去電子的物質(zhì)的量=$\frac{128g}{64g/mol}$，1mol氧氣生成-2價氧元素得到4mol電子，則需要空氣的體積=$\frac{\frac{4mol}{4}×22.4L/mol}{20%}$=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)知識的綜合考查知識題目，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度不大．