Question

【题目】肼(N2H4)又称联氨，广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池等方面，NO2的二聚体N2O4是火箭中常用的氧化剂。请回答下列问题：

（1）肼燃料电池的原理如图1所示，左边电极上发生反应的电极反应式为 。

（2）火箭常用N2O4作氧化剂，肼作燃料，已知：

① N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH1=67.7 kJ·mol1；

② N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH2=534.0 kJ·mol1；

③2NO2(g)N2O4(g) ΔH3=52.7 kJ·mol1。

气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式为 。

（3）联氨在工业生产中常以氨和次氯酸钠为原料获得，也可在高锰酸钾作催化剂条件下，用尿素[CO(NH2)2]和次氯酸钠、氢氧化钠溶液反应获得，尿素法反应的离子方程式为 。

（4）某模拟“人工树叶”的电化学实验装置如图2所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。该装置工作时，H+从 (填字母，后同)极区向 极区迁移，将电能转化为 能，每生成1 mol O2，有 g CO2被还原(小数点后保留1位数字)。

（5）图3中甲装置为C3H8O的燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)装置，该同学想在乙装置中实现铁上镀铜，则f处通 ，写出电极c上的电极反应式： 。

Answer 1

【答案】（1）N2H44e+4OHN2+4H2O

（2）2N2H4(g)+N2O4(g) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=947.6 kJ·mol1

（3）CO(NH2)2+ClO+2OHN2H4↑++Cl+H2O

（4）b a 化学能 29.3

（5）O2 C3H8O 18e + 24OH 3+16H2O

【解析】（1）由图1可知燃料电池左边是N2H4生成N2和H2O，N化合价升高，N2H4失去电子发生氧化反应。

（2）由盖斯定律知，②×2①③可得2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g) ΔH=947.6 kJ·mol1。

（3）ClO作氧化剂，被尿素还原成Cl，尿素则被氧化为联氨，再根据原子个数守恒，即可写出离子方程式。

（4）由图2知，该装置为电解池，将电能转化为化学能，该装置工作时，在b极(阳极)H2O失去电子被氧化为O2，同时产生H+，H+从b极区向a极(阴极)区移动，由得失电子守恒知，每生成1 mol O2转移4 mol e，每消耗1 mol CO2转移6 mol e，则被还原的CO2的质量为 mol×44 g·mol1≈29.3 g。

（5）由图3可知，在Fe极上镀Cu，则Fe为阴极，Cu为阳极，则与Cu相连的燃料电池的d极为正极，所以f处通入O2。燃料电池的c极为负极，e处通入C3H8O，C3H8O被氧化为。

【备注】本题以考生比较熟悉的肼为载体，两题均考查热化学和电化学综合知识，需要特别注意的是电极反应式书写时要考虑溶液的酸碱性环境。