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101kPa、25℃时，16 gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量312 kJ。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                                  。负极的电极反应方程式是                          。

（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方程式是                      。

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128g，则肼一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       。

（5）将0．3 mol AgNO₃、0．4 mol Cu(NO₃)₂和0．1mol KCl溶于水配成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，当阴极生成0．1mol气体时，此时，另一极上的气体体积(标准状况)为                 。

Answer

（1）N2H4（l）+O2（g）＝N2（g）+2H2O（l） △H=－624KJ/mol；

（2）O2+2H2O+4e－=4OH－；N2H4+4OH—-4e－=N2+4H2O；

（3）①Cu2＋＋2e－=Cu；②112；（4）2NH3+ClO－=N2H4+Cl－+H2O （5） 6．72L

【解析】

试题分析：（1）16gN2H4的物质的量是0．5mol，所以1molN2H4完全燃烧生成氮气和液态水放出的热量是624kJ，则N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是N2H4（1）+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H=－624．0kJ/mol；

（2）燃料电池中正极发生还原反应，元素的化合价降低，所以是氧气发生还原反应，结合电解质溶液，正极反应的电极反应式为O2+4e－+2H2O=4OH－；负极则是燃料发生反应，根据（1）判断N2H4的氧化产物是氮气，所以负极反应式为N2H4+4OH－－4e－=4H2O+N2↑；

（3）①该装置是电解池装置，Zn是阴极，发生还原反应，所以是铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－＝Cu；

②铜片作阳极，发生氧化反应，所以Cu片逐渐溶解，质量减少128g，即Cu的物质的量减少2mol，失去电子4mol，根据整个过程满足得失电子守恒规律，所以氧气得电子的物质的量也是4mol，根据O2 +4e－+2H2O=4OH－可知需要氧气得物质的量是1mol，标准状况下的体积是22．4L，空气中氧气体积含量为20%，所以需要空气的体积是22．4L/20%=112L；

（4）NaClO氧化NH3，制得肼的稀溶液，则Cl元素被还原为氯离子，根据元素守恒，产物中还有水生成，离子方程式为ClO－+2NH3=N2H4+Cl－+H2O。

（5）Ag+和Cl-反应生成AgCl沉淀，反应后溶液中存在0．4molCu2+、0．1molK＋、0．2molAg＋、1．1molNO3－，阴极生成0．1mol气体，这说明溶液中的铜离子和银离子完全放电，然后是氢离子放电，则转移电子是0．4mol×2＋0．2mol＋0．1mol×2＝1．2mol，则根据阳极反应4OH--4e-=O2+2H2O可知转移1．2mol电子，生成0．3molO2，则气体的体积为0．3mol×22．4L/mol＝6．72L。

【考点定位】本题主要是考查电化学原理的应用、热化学方程式书写

【名师点晴】本题的难点是电解计算，解答时首先要确定溶液里所含离子的种类及物质的量，再结合两极转移电子数目相等以及电极方程式计算。其计算方法可归纳为：①根据电子守恒计算：用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。③根据关系式计算：根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。例如：， (式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1．60×10－19C来计算电路中通过的电量。