Question

【题目】(1)工业上利用N2和H2合成NH3，NH3又可以进一步制备联氨(N2H4)等。由NH3制备N2H4的常用方法是NaClO氧化法，其离子反应方程式为___________，有学者探究用电解法制备的效率，装置如图，试写出其阳极电极反应式_________；

(2)乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇(CH3CH2OH)的一种反应原理为：2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=-akJ/mol，己知：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-bkJ/mol，以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成气态乙醇，并放出热量，写出该反应的热化学反应方程式：_________________。

(3)如下图所示，某研究性学习小组利用上述燃烧原理设计一个肼(N2H4)─空气燃料电池(如图甲)并探究某些工业原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜(即只允许阳离子通过)。

根据要求回答相关问题：

①甲装置中正极的电极反应式为：________________。

②乙装置中石墨电极产生产物如何检验______，电解一段时间后，乙池中的溶液呈___性。

③图中用丙装置模拟工业中的________原理，如果电解后丙装置精铜质量增加3.2g，则理论上甲装置中肼消耗质量为_____g。

Answer 1

【答案】2NH3+ClO- =N2H4+H2O + Cl- 2NH3-2e－+O2- =N2H4+H2O 2CO2(g)+6H2(g)=C2H5OH(g)+3H2O(g) △H=-(a-2b) kJ/mol O2+4e-+2H2O=4OH- 用一端粘有湿润的碘化钾淀粉试纸的玻璃棒靠近石墨电极，若试纸变蓝，则生成氯气 碱 粗铜的精炼 0.8

【解析】

(1)由NH3制备N2H4的常用方法是NaClO氧化法，该反应中N元素化合价由-3价变为-2价、Cl元素化合价由+1价变为-1价，根据反应物和生成物及转移电子守恒书写反应的方程式；根据图知，NH3发生氧化反应，通入氨气的电极为阳极，据此书写电极反应式；

(2)根据盖斯定律分析解答；

(3)甲装置为肼(N2H4)─空气燃料电池，通入肼的是负极，通入空气的电极为正极，乙装置中石墨与电源正极相接，为阳极，电解食盐水的总反应为2H2O+2Cl- Cl2↑+H2↑+2OH-；丙装置中粗铜作阳极，纯铜作阴极，为粗铜精炼装置，结合原电池原理和电解池原理分析解答。

(1)由NH3制备N2H4的常用方法是NaClO氧化法，该反应中N元素化合价由-3价变为-2价、Cl元素化合价由+1价变为-1价，根据反应物和生成物及转移电子守恒配平方程式为2NH3+ClO-=N2H4+H2O+Cl-；根据图知，NH3发生氧化反应，通入氨气的电极为阳极，电极反应式为2NH3-2e－+O2- =N2H4+H2O，故答案为：2NH3+ClO-=N2H4+H2O+Cl-；2NH3-2e－+O2- =N2H4+H2O；

(2)①2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=-akJ/mol，②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-bkJ/mol，根据盖斯定律，将方程式 ①-②×2得：2CO2(g)+6H2(g)=C2H5OH(g)+3H2O(g) △H=-(a-2b)kJ/mol，故答案为：2CO2(g)+6H2(g)=C2H5OH(g)+3H2O(g) △H=-(a-2b)kJ/mol；

(3)①肼(N2H4)─空气燃料电池中通入肼的是负极，通入空气的电极为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；

②乙装置中石墨与电源正极相接，为阳极，阳极上氯离子失去电子生成氯气，发生氧化反应，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，生成的氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，观察是否变蓝；电解食盐水的总反应为2H2O+2Cl- Cl2↑+H2↑+2OH-，电解后的溶液呈碱性，故答案为：用一端粘有湿润的碘化钾淀粉试纸的玻璃棒靠近石墨电极，若试纸变蓝，则生成氯气；碱；

③装置丙中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，所以该装置为粗铜精炼装置；

原电池负极和纯铜电极上有：N2H4～N2～4e-，Cu～Cu2+～2e-，根据电子守恒得到关系式：N2H4～2Cu，n(N2H4)=n(Cu)=×=0.025mol，m(N2H4)=nM=0.025mol×32g/mol =0.8g，故答案为：粗铜的精炼；0.8。