Question

氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：
（1）氮元素原子的L层电子数为

 

；
（2）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），该反应的化学方程式为

 

；
（3）肼（N₂H₄）可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ?mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ?mol^-1
写出肼和N₂O₄反应的热化学方程式

 

．
（4）已知H₂O（l）═H₂O（g）△H₃=+44kJ?mol^-1，则表示肼燃烧热的热化学方程式为

 

．
（5）肼-空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,原电池和电解池的工作原理

专题：化学反应中的能量变化

分析：（1）依据氮原子的原子序数是7，结合原子结构示意图分析判断；
（2）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），依据氧化还原反应化合价变化分析书写化学方程式；
（3）依据盖斯定律，结合题干热化学方程式计算写出；
（4）把握燃烧热的概念，结合盖斯定律来解．
（5）负极发生还原反应，是肼在反应，注意电解质溶液的酸碱性即可．

解答： 解：（1）氮元素原子的原子序数为7，原子的L层电子数为5，故答案为：5；
（2）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），次氯酸钠做氧化剂，依据氧化还原反应的电子守恒和原子守恒写出该反应的化学方程式为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；故答案为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（3）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ?mol^-1
    ②N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ?mol^-1
   根据盖斯定律写出肼和N₂O₄反应的热化学方程：②×2-①得到：2N₂H₄（l）++N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；故答案为：2N₂H₄（l）++N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol．
（4）燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，此时生成的水必须为液态，可燃物必须为1mol．
由反应
     ①N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ?mol^-1
     ②H₂O（l）═H₂O（g）△H₃=+44kJ?mol^-1
将①-2×②可得：N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H₂=-622.2kJ?mol^-1
故答案为：N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H₂=-622.2kJ?mol^-1
（5）负极发生还原反应，是肼在反应，肼中的N从-2价升高到0价，碱性电池中，其电极反应式应为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．

点评：本题考查了原子结构示意图、化学方程式的书写以及热化学方程式的书写和燃料电池电极反应，综合性较强，中等难度．