Question

【題目】N2H4（聯氨又稱肼）一種重要的化工試劑，在生產和生活中有著重要的作用。

（1）實驗室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應制備聯氨，反應的化學方程式為___________________。

（2）N2H4是火箭升空需要高能的燃料，工業上利用N2和H2可以合成聯氨(N2H4)等。已知：

N2(g)+2O2(g)= N2O4 (l) △H=-19.5kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g) =2H2O(g) △H =-483.6 kJ·mol-1

2N2H4(1) +N2O4(l)= 3N2(g)+4H2O(g) △H = -1048.9 kJ·mol-1

寫出N2和H2合成液態聯氨(N2H4)的熱化學方程式______________________________。火箭升空經常用聯氨和N2O4反應作為火箭推進劑，其主要原因為______________________________。

（3）在載人航天器的生態系統中，不僅要求分離去除CO2，還要求提供充足的O2。某種電化學裝置可實現如下轉化2CO2=2CO+O2，CO可用作燃料。已知該反應的陽極反應為：4OH--4e-═O2↑+2H2O，則陰極的電極反應式為___________________。有人提出，可以設計反應2CO= 2C+O2(△H >0)來消除CO的污染。請判斷上述反應是否能自發進行并說明理由_____________________________。

Answer 1

【答案】 NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) ΔH= +50．6 kJ·mol1 放出大量熱，產生大量氣體 CO2+2e-+H2O=CO+2OH-或 2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH- 不能 ，因該反應的ΔH>0 , ΔS<0,所以反應不能自發進行

【解析】(1)氨氣被次氯酸鈉溶液氧化生成肼，次氯酸鈉被還原生成氯化鈉，結合原子守恒配平書寫反應的化學方程式為：2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O，故答案為：2NH3+NaClO═ N2H4+NaCl+H2O；

(2)①N2(g)+2O2(g)= N2O4 (l) △H=-19.5kJ·mol-1，②2H2(g)+O2(g) =2H2O(g) △H =-483.6 kJ·mol-1，③2N2H4(1) +N2O4(l)= 3N2(g)+4H2O(g)△H = -1048.9 kJ·mol-1，依據熱化學方程式和蓋斯定律計算，將②-①×-③×得：N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) ΔH=(-483.6 kJ·mol-1)-(-19.5kJ·mol-1)×-(-1048.9 kJ·mol-1)×= +50．6 kJ·mol1，根據反應③可知，聯氨和N2O4反應放出大量熱且產生大量氣體，因此可作為火箭推進劑，故答案為：N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) ΔH= +50．6 kJ·mol1；反應放熱量大，產生大量氣體；

(3)2CO2═2CO+O2，CO可用作燃料，已知該裝置的陽極反應為：4OH--4e-═O2↑+2H2O，陰極反應依據電子守恒總反應減去陽極反應得到：2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-(或CO2+2e-+H2O ═ CO+2OH-)；2CO═2C+O2 △H＞0，△S＜0，△H-T△S＞0，反應一定不能自發進行，故答案為：2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-(或CO2+2e-+H2O═CO+2OH-)；不能，因該反應的ΔH>0，ΔS<0，所以反應不能自發進行。