Question

7．Ⅰ、肼（N₂H₄）又称联氨，在常温下是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．已知在101kPa时，1gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和H₂O，放出19.5kJ热量（25℃时），表示N₂H₄燃烧的热化学方程式是N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624kJ•mol^-1．
Ⅱ、在火箭推进器中装有强还原剂肼（N₂H₄）和强氧化剂（H₂O₂），当它们混合时，即产生大量的N₂和水蒸气，并放出大量热．已知0.4mol液态肼和足量H₂O₂反应，生成氮气和液态水，放出327.05kJ的热量．
（1）写出该反应的热化学方程式N₂H₄（l）+2H₂O₂（g）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.625kJ•mol^-1．
（2）已知H₂O（l）═H₂O（g）；△H=+44kJ•mol^-1，则16g液态肼燃烧生成氮气和水蒸气时，放出的热量是320.8kJ．
Ⅲ、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：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；负极的电极反应式：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）1mol肼质量为32克，完全燃烧生成液态水放出19.5kJ×32=624kJ热量，据此书写热化学反应方程式；
Ⅱ、（1）计算1mol液态肼与足量液态双氧水反应时放出的热量，可写出反应的热化学方程式；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到热化学方程式，得到反应的焓变；
Ⅲ、肼-氧气碱性燃料电池中，负极上燃料肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气；

解答 解：I．1mol肼完全燃烧生成液态水放出19.5kJ×32=624kJ热量，该热化学反应方程式为N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（1）△H=-624kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624 kJ•mol^-1；
II．（1）0.4mol液态肼和足量H₂O₂反应，生成氮气和液态水，放出327.05kJ的热量，1mol液态肼与足量液态双氧水反应时放出的热量817.625kJ，则热化学方程式为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（g）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.625kJ•mol^-1，
故答案为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（g）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.625kJ•mol^-1；
（2）①N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.625kJ•mol^-1，
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ/mol；
依据盖斯定律，①-②×4得到：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ/mol
则16g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和气态水放热时320.8kJ；
故答案为：320.8kJ；
III．肼-氧气碱性燃料电池中，负极上燃料肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气，电极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正极发生还原反应，电极方程式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；

点评 本题主要考查了热化学方程式的书写，需要注意的有：物质的状态、反应热的数值与单位，反应热的数值与化学方程式前面的系数成正比，题目难度不大．