Question

【题目】Ⅰ．肼(N2H4)又称联氨，常温时是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。

①2O2(g)＋N2(g)=N2O4(l) ΔH1

②N2(g)＋2H2(g)=N2H4(l) ΔH2

③O2(g)＋2H2(g)=2H2O(g) ΔH3

④2N2H4(l)＋N2O4(l)=3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝___。(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)

II．如图所示，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）甲装置中通入___气体的一极为正极。

（2）乙装置中石墨电极为___极，其电极反应式为__；可以用__检验该反应产物，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】ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 空气 阳 2Cl--2e-=Cl2↑ 湿润的碘化钾淀粉试纸（或用玻璃棒蘸取浓氨水或湿润的蓝色石蕊试纸或湿润的有色布条等） 碱 粗铜的精炼 0.8

【解析】

Ⅰ．根据盖斯定律分析计算；

II．燃料电池中通入燃料的电极为负极，通入空气的电极为正极，结合原电池原理和电解池原理分析解答。

Ⅰ．①①2O2(g)＋N2(g)=N2O4(l) ΔH1，②N2(g)＋2H2(g)=N2H4(l) ΔH2，③O2(g)＋2H2(g)=2H2O(g) ΔH3，所求反应为：2N2H4(l)＋N2O4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)，根据盖斯定律，由③×2-②-①得到，反应的焓变△H4=2△H2-2△H3-△H1，故答案为：2△H2-2△H3-△H1；

II．(1)甲为燃料电池，通入燃料的电极为负极，通入空气的电极为正极，故答案为：空气；

(2)乙装置中石墨与电源正极相连，为阳极，阳极上发生氧化反应，氯离子失去电子生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，可以用湿润的淀粉碘化钾试纸，检验氯气，观察试纸是否变蓝，电解食盐水的总反应为2H2O+2Cl-Cl2↑+H2↑+2OH-，因此电解后的溶液呈碱性，故答案为：阳；2Cl--2e-=Cl2↑；湿润的淀粉碘化钾试纸；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。