Question

(1)肼(N₂H₄)又稱聯氨，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℃時)，N₂H₄完全燃燒反應的熱化學方程式是____________________________________________________________________。

(2)肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質是20%—30%的KOH溶液。寫出肼-空氣燃料電池放電時正、負極的電極反應式。

正極：________________________________，

負極：________________________________

(3)圖2-2-5是一個電化學過程示意圖。

圖2-2-5

①鋅片上發生的電極反應是________________________________________________。

②假設使用肼?空氣燃料電池作為本過程中的電源、銅片的質量變化128 g，則肼-空氣燃料電池理論上消耗標標準狀況下的空氣___________L(假設空氣中氧氣體積含量為20%)

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

Answer 1

解析：(1)注意32 g N₂H₄為1 mol，且ΔH應與化學方程式的計量數相對應。

(2)肼-空氣燃料電池的電解質是KOH溶液，故電極反應為：正極：O₂+2H₂O+4e^-====4OH^-,負極：N₂H₄+4 OH^--4e^-====4H₂O+N₂↑。

(3)①此圖為電解裝置，銅片為陽極，鋅片為陰極。故鋅片上發生的電極反應是Cu²⁺+2e^-====Cu。②銅片減少128 g,即轉移電子4 mol，根據O₂+2H₂O+4e^-====4 OH^-計算得，需要氧氣1 mol，轉化為空氣則需要112 L(標況下)。

(4)依據氧化還原反應的規律，得到ClO^-+2NH₃====N₂H₄+Cl^-+H₂O。

答案：(1)N₂H₄(l)+O₂(g)====N₂(g)+2H₂O(l);ΔH=-624 kJ·mol^-1

(2)O₂+2H₂O+4e^-====4OH

N₂H₄+4 OH^--4e^-====4H₂O+N₂↑

(3)①Cu²⁺+2e^-====Cu  ②112

(4)ClO^-+2NH₃====N₂H₄+Cl^-+H₂O