Question

11．（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101kPa、25℃時，16gN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣，放出熱量312kJ．N₂H₄完全燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/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．
①鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)方程式是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)準狀況下的空氣112L（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．
（5）將0.3molAgNO₃、0.4molCu（NO₃）₂和0.1molKCl溶于水配成100ml溶液，用惰性電極電解一段時間后，當(dāng)陰極生成0.1mol氣體時，此時，另一極上的氣體體積（標(biāo)準狀況）為6.72L．

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)；
（3）①電解池的陰極上是陽離子發(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回答；
（4）NaClO氧化NH₃可以制得肼，還生成氯化鈉；
（5）將0.3mol AgNO₃、0.4mol Cu（NO₃）₂和0.1mol KCl溶于水，會發(fā)生反應(yīng)生成氯化銀沉淀，電解混合溶液時，陰極發(fā)生Ag⁺+e^-=Ag，Cu²⁺+2e^-=Cu，然后是氫離子放電：2H⁺+2e^-=H₂↑，結(jié)合兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等和電極方程式計算．

解答 解：（1）16gN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣，放出熱量312kJ，32g肼的物質(zhì)的量為1mol，1molN₂H₄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=-624KJ/mol，
故答案為：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/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）①與電源負極相連的是電解池的陰極，在陰極上陽離子銅離子發(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，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；
（5）將0.3mol AgNO₃、0.4mol Cu（NO₃）₂和0.1mol KCl溶于水，會發(fā)生反應(yīng)生成氯化銀沉淀，溶液中的離子有銀離子0.2mol，銅離子0.4mol，其余是鉀離子和硝酸根離子，陰極發(fā)生的還原反應(yīng)有：Ag⁺+e^-=Ag，Cu²⁺+2e^-=Cu，銀離子0.2mol得電子0.2mol，銅離子0.4mol得電子0.8mol，然后是氫離子放電：2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極生成0.1mol氣體時得到電子0.2mol，可知陰極共得到1.2mol電子，陽極發(fā)生：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，轉(zhuǎn)移電子1.2mol時，生成氧氣0.3mol，氣體體積=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案為：6.72L．

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，第（5）題易錯，注意溶液中離子的成分和放電順序．