Question

(1)肼(N₂H₄)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101 kPa时，32.0 g N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624 kJ(25 ℃),N₂H₄完全燃烧反应的热化学方程式是_________________________________。

(2)肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%-30%的KOH溶液。

肼-空气燃料电池放电时：

正极的电极反应式是____________________________________。

负极的电极反应式是____________________________________。

(3)下图是一个电化学过程示意图。

①锌片上发生的电极反应式是____________________________________。

②假设使用肼-空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128  g，则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气__________L(假设空气中氧气体积含量为20%)。

(4)传统制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式是____________________________________________。

Answer 1

(1)N₂H₄(l)+O₂(g)==N₂(g)+2H₂O(l)；ΔH=-624 kJ·mol^-1

(2)O₂+2H₂O+4e^-4OH^-

N₂H₄+4OH^--4e^-4H₂O+N₂↑

(3)①Cu²⁺+2e^-Cu  ②112

(4)ClO^-+2NH₃N₂H₄+Cl^-+H₂O

解析：本题是热化学方程式和氧化还原反应、原电池、电解池的综合题，这也是高考的热点，考查学生的书写能力、思维能力及计算能力。

思路如下：(1)热化学方程式的书写应注意物质的聚集状态，计量数和反应热数值之间的对应关系，正负号，ΔH的单位；32.0 g N₂H₄为1 mol，即N₂H₄(l)+O₂(g)N₂(g)+2H₂O(l)；ΔH=-624 kJ·mol^-1

(2)空气燃料电池工作时，肼应该被氧化，化合价升高转变为氮气，在碱性条件下，H⁺转变成水，正极O₂得电子转变成OH^-；即

正极：O₂+2H₂O+4e^-4OH^-

负极：N₂H₄+4OH^--4e^-4H₂O+N₂↑

(3)①是电解池中的电镀池，所以Zn片上发生反应：Cu²⁺+2e^-Cu；

由电子守恒可知，128 g Cu是2 mol，对应1 mol O₂，所以空气为22.4 L×5=112 L。