Question

2．回答下列問(wèn)題：
（1）NH₄Cl溶液顯酸性，試用離子方程式表示這一原理H₂O+NH₄⁺?NH₃•H₂O+H⁺．
（2）液氨的電離類似于水，試寫出液氨的電離方程式2NH₃?NH₄⁺+NH₂^-．
（3）聯(lián)氨（又稱肼，N₂H₄，無(wú)色液體）是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料，請(qǐng)回答：
①聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方程式與氨相似，聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為8.7×10^-7（已知：N₂H₄+H⁺?N₂H₅⁺的K=8.7×10⁷；K_w=1.0×10^-14）．聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為N₂H₆（HSO₄）₂．
②肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，生成無(wú)污染的物質(zhì)．電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液．肼-空氣燃料電池放電時(shí)：負(fù)極的電極反應(yīng)式是N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O．
（4）如圖是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程示意圖．
①鉑片上發(fā)生的電極反應(yīng)是Cu²⁺+2e^-=Cu
②若將圖中的銅電極換成石墨電極，則石墨電極產(chǎn)生的物質(zhì)為：O₂和H₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）NH₄Cl為強(qiáng)酸弱堿鹽，水解呈酸性；
（2）根據(jù)水的電離和題給信息結(jié)合外界條件對(duì)平衡移動(dòng)的影響分析；
（3）①聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似．聯(lián)氨第一步電離方程式為N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，平衡常數(shù)K_b=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=K×K_w，由于是二元堿，因此聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽為N₂H₆（HSO₄）₂；
②肼--空氣堿性燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成氮?dú)夂退��?br />（4）①電解硫酸銅溶液，陰極上銅離子放電，陽(yáng)極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
②若將圖中的銅電極換成石墨電極，溶液中氫氧根離子在陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，水電離平衡正向進(jìn)行氫離子濃度增大生成硫酸．

解答 解：（1）NH₄Cl為強(qiáng)酸弱堿鹽，在溶液中發(fā)生H₂O+NH₄⁺?NH₃•H₂O+H⁺，水解呈酸性，
故答案為：H₂O+NH₄⁺?NH₃•H₂O+H⁺；
（2）液氨類似于水的電離，已知水的電離方程式可寫為2H₂O?H₃O⁺+OH^-，則液氨的電離方程式為2NH₃?NH₄⁺+NH₂^-，在液氨中加入NH₄Cl，NH₄⁺濃度增大，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，
故答案為：2NH₃?NH₄⁺+NH₂^-；
（3）①聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似．聯(lián)氨第一步電離方程式為N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，平衡常數(shù)K_b=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=K×K_w=8.7×10⁷×1.0×10^-14=8.7×10^-7，第二步電離方程式為N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆²⁺+OH^-，因此聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽為N₂H₆（HSO₄）₂，
故答案為：8.7×10^-7；N₂H₆（HSO₄）₂；
②肼--空氣堿性燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，電極反應(yīng)式為N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O，
故答案為：N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O；
（4）①電解硫酸銅溶液，陰極鉑上銅離子放電生成銅單質(zhì)，電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
②若將圖中的銅電極換成石墨電極，溶液中氫氧根離子在陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，水電離平衡正向進(jìn)行氫離子濃度增大生成硫酸，
故答案為：O₂和H₂SO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了弱電解質(zhì)電離平衡、平衡常數(shù)計(jì)算、原電池和電解池電極反應(yīng)書寫，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．