Question

【題目】 肼(N2H4)具有強還原性，可用作火箭燃料、抗氧劑等。

（1）肼可以由氨氣反應制得，已知部分化學鍵鍵能如下表所示：

化學鍵	H—H	N≡N	N—H
鍵能/kJ·molˉ1	a	b	c

①工業(yè)上合成氨的反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝____ kJ·mol－1

②合成氨反應的活化能很大，能加快反應速率但不改變反應活化能的方法是____。

（2）肼作火箭燃料與二氧化氮反應生成氮氣和水。已知部分反應熱化學方程式如下：

N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1

2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝－116.2 kJ·mol－1

N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1

寫出肼作火箭燃料時反應的熱化學方程式____。

（3）肼－空氣燃料電池是一種環(huán)保型燃料電池，結構如圖所示；

①肼－空氣燃料電池的負極反應式為____。

②全釩液流可充電電池結構如圖所示，將肼－空氣燃料電池的A極與全釩液流可充電電池的C極相連，B極與D極相連，寫出陰極的電極反應式____。

（4）肼可用于處理高壓鍋爐水中的氧，防止鍋爐被腐蝕。與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，肼的優(yōu)點是____。

Answer 1

【答案】3a＋b－6c 增大反應物濃度（或升高溫度或增大壓強） 2N2H4(g)＋2NO2(g)＝3N2(g)＋4H2O (g) ΔH＝－1152.8 kJ·mol－1 N2H4＋4OH－－4e－＝N2↑＋4H2O VO2+＋2H+＋e－＝VO2+＋H2O 處理后無電解質溶液生成，不會腐蝕鍋爐

【解析】

(1)①根據(jù)ΔH＝反應物的鍵能和-生成物的鍵能和計算；

②結合影響反應速率的因素溫度、壓強、濃度和催化劑對反應活化能的影響分析；

(2)已知：①N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1，②2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝－116.2 kJ·mol－1，③N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1，由蓋斯定律可知③×2-②-①可得2N2H4(g)+2NO2(g)═3N2(g)+4H2O(g)，由此計算△H；

(3)①燃料電池的負極發(fā)生氧化反應；

②燃燒電池通O2的極為正極，則A極為負極，全釩液流可充電電池的C極相連，則C極為陰極，發(fā)生還原反應；

(4)肼的氧化產物為N2，而Na2SO3處理水中溶解的O2的產物為SO42-。

(1)①合成氨的反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝反應物的鍵能和-生成物的鍵能和=(bkJ·molˉ1)+(akJ·molˉ1)×3-(ckJ·molˉ1)×6=(3a＋b－6c)kJ·mol－1；

②影響反應速率的常見因素溫度、壓強、濃度和催化劑中，只有催化劑能降低反應反應活化能加快反應速率，則能加快反應速率但不改變反應活化能的方法只能是增大反應物濃度或升高溫度或增大壓強)；

(2)已知：①N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1，②2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝－116.2 kJ·mol－1，③N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1，由蓋斯定律可知：③×2-②-①可得2N2H4(g)+2NO2(g)═3N2(g)+4H2O(g)，則△H=(－543 kJ·mol－1)×2-(－116.2 kJ·mol－1)-(＋183 kJ·mol－1)=－1152.8 kJ·mol－1，即肼作火箭燃料時反應的熱化學方程式為2N2H4(g)＋2NO2(g)＝3N2(g)＋4H2O (g) ΔH＝－1152.8 kJ·mol－1；

(3)①燃料電池的負極發(fā)生氧化反應，即肼發(fā)生氧化反應生成N2，則負極電極反應式為N2H4＋4OH－－4e－＝N2↑＋4H2O；

②燃燒電池通O2的極為正極，則A極為負極，全釩液流可充電電池的C極相連，則C極為陰極，發(fā)生還原反應，即VO2+得電子發(fā)生還原反應生成VO2+，則陰極電極反應式為VO2+＋2H+＋e－＝VO2+＋H2O；

(4)使用Na2SO3處理水中溶解的O2產生Na2SO4，易腐蝕鍋爐，而肼水中的氧，反應產物為N2和H2O，不會腐蝕鍋爐。