Question

（9分）（1）肼(N₂H₄)又稱聯氨，在常溫下是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。已知在101kPa時，1gN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣和H₂O，放出19.5kJ熱量(25℃時)，表示N₂H₄燃燒熱的熱化學方程式是____________________________________________________。
（2）肼－空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%～30%的KOH溶液。肼－空氣燃料電池放電時：正極的電極反應式：__________________；負極的電極反應式：_______________。
（3）下圖是一個電解過程示意圖。

①鋅片上發生的電極反應式是：_____________________________。
②假設使用肼－空氣燃料電池作為該過程中的電源，銅片質量變化為128g，則肼－空氣燃料電池理論上消耗標準狀況下的空氣________L(假設空氣中氧氣體積分數為20%)。

Answer 1

(1)N₂H₄(l)＋O₂(g)=N₂(g)＋2H₂O(l) ΔH=－624 kJ·mol^-1  (2分)
(2)O₂＋2H₂O＋4e^－＝4OH^－              (2分)   N₂H₄＋4OH^－－4e^－＝4H₂O＋N₂↑  (2分)
(3)①Cu^2＋＋2e^－＝Cu  (1分) ②112  (2分)

解析試題分析：（1）1gN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣和H₂O，放出19.5kJ熱量(25℃時)，則1molN₂H₄即32g在氧氣中完全燃燒生成氮氣和H₂O，放出19.5kJ×32＝624 kJ熱量，因此表示N₂H₄燃燒熱的熱化學方程式是N₂H₄(l)＋O₂(g)=N₂(g)＋2H₂O(l)  ΔH=－624 kJ·mol^-1。
（2）原電池中負極失去電子，發生氧化反應，正極得到電子發生還原反應，因此該原電池中正極反應式為O₂＋2H₂O＋4e^－＝4OH^－，負極是肼失去電子，電極反應式為N₂H₄＋4OH^－－4e^－＝4H₂O＋N₂↑。
（3）①鋅與電源的負極相連，作陰極，溶液中的銅離子放電，電極反應式為Cu^2＋＋2e^－＝Cu。
②銅片質量變化為128g，即電解128g銅時失去電子的物質的量是×2＝4mol，因此根據電子得失守恒可知消耗氧氣的物質的量是1mol，在標準狀況下的體積是22.4L，所以需要空氣的體積是22.4L×5＝112L。
考點：考查熱化學方程式書寫以及電化學原理的應用