Question

(1)肼(N₂H₄)又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。已知在101 kPa時，32.0 g N₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣，放出熱量624 kJ(25 ℃),N₂H₄完全燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_________________________________。

(2)肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%-30%的KOH溶液。

肼-空氣燃料電池放電時：

正極的電極反應(yīng)式是____________________________________。

負(fù)極的電極反應(yīng)式是____________________________________。

(3)下圖是一個電化學(xué)過程示意圖。

①鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)式是____________________________________。

②假設(shè)使用肼-空氣燃料電池作為本過程中的電源，銅片的質(zhì)量變化128  g，則肼-空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣__________L(假設(shè)空氣中氧氣體積含量為20%)。

(4)傳統(tǒng)制備肼的方法，是以NaClO氧化NH₃制得肼的稀溶液。該反應(yīng)的離子方程式是____________________________________________。

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：本題是熱化學(xué)方程式和氧化還原反應(yīng)、原電池、電解池的綜合題，這也是高考的熱點，考查學(xué)生的書寫能力、思維能力及計算能力。

思路如下：(1)熱化學(xué)方程式的書寫應(yīng)注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)，計量數(shù)和反應(yīng)熱數(shù)值之間的對應(yīng)關(guān)系，正負(fù)號，ΔH的單位；32.0 g N₂H₄為1 mol，即N₂H₄(l)+O₂(g)N₂(g)+2H₂O(l)；ΔH=-624 kJ·mol^-1

(2)空氣燃料電池工作時，肼應(yīng)該被氧化，化合價升高轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨�，在堿性條件下，H⁺轉(zhuǎn)變成水，正極O₂得電子轉(zhuǎn)變成OH^-；即

正極：O₂+2H₂O+4e^-4OH^-

負(fù)極：N₂H₄+4OH^--4e^-4H₂O+N₂↑

(3)①是電解池中的電鍍池，所以Zn片上發(fā)生反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-Cu；

由電子守恒可知，128 g Cu是2 mol，對應(yīng)1 mol O₂，所以空氣為22.4 L×5=112 L。