题目内容
肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．（1）已知在25℃，101kPa时，16.0g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量312kJ，N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是
N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-624KJ/mol
N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-624KJ/mol
．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，负极的电极反应式是：N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2
N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2
．电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将减小
减小
（填“增大”、“减小”、“不变”）．（2）如图是一个电化学装置示意图．用肼--空气燃料电池做此装置的电源．如果A是铂电极，B是石墨电极，C是500mL足量的饱和氯化钠溶液，当两极共产生1.12L气体时，溶液的pH为
13
13
，则肼-空气燃料电池理论上消耗的空气1.4
1.4
L（气体体积在标准状况下测定，假设空气中氧气体积分数为20%）（3）肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，用电离方程式表示肼的水溶液显碱性的原因
N2H4+H2O=N2H5++OH-；N2H5++H2O=N2H62++OH-
N2H4+H2O=N2H5++OH-；N2H5++H2O=N2H62++OH-
．（4）常温下将0.2mol/L HCl溶液与0.2mol/L N2H4?H2O溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积的变化），若测得混合溶液的pH=6，则混合溶液中由水电离出的c（H+）
大于
大于
0.1mol/L HCl溶液中由水电离出的c（H+）（填“大于”、“小于”、或“等于”）．（5）已知：在相同条件下N2H4?H2O的电离程度大于N2H5C1的水解程度．常温下，若将0.2mol/L N2H4?H2O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，则溶液中N2H+5、Cl-、OH-、H+离子浓度由大到小的顺序为
c（N2H5+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+）
c（N2H5+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+）
．分析：（1）根据肼和反应热的关系计算出其燃烧热，并写出其相应的热化学方程式；燃料电池中，负极上投放的是燃料，负极上燃料失电子发生氧化反应；根据溶液中氢氧根离子浓度的变化判断溶液pH值的变化；
（2）根据电池反应式确定氢气的体积，根据氢气的体积计算氢氧化钠的浓度，由水的离子积常数计算氢离子浓度，从而确定溶液的pH值；
（3）肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，则电离生成OH-和阳离子；
（4）常温下，混合溶液的pH=6，溶液显酸性，则酸电离产生的氢离子大于水电离产生的氢离子；
（5）将0.2mol/L N2H4?H2O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，得到等量的N2H4?H2O、N2H5C1，由相同条件下N2H4?H2O的电离程度大于N2H5C1的水解程度，则溶液显碱性，即c（OH-）＞c（H+）．
（2）根据电池反应式确定氢气的体积，根据氢气的体积计算氢氧化钠的浓度，由水的离子积常数计算氢离子浓度，从而确定溶液的pH值；
（3）肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，则电离生成OH-和阳离子；
（4）常温下，混合溶液的pH=6，溶液显酸性，则酸电离产生的氢离子大于水电离产生的氢离子；
（5）将0.2mol/L N2H4?H2O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，得到等量的N2H4?H2O、N2H5C1，由相同条件下N2H4?H2O的电离程度大于N2H5C1的水解程度，则溶液显碱性，即c（OH-）＞c（H+）．
解答：解：（1）16.0g肼的物质的量=
=0.5mol，0.5molN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气放出热量312kJ，则1mol肼在氧气中完全燃烧放热的热量为624KJ，所以其热化学反应方程式为：N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-624KJ/mol；燃料电池中负极上投放的是燃料肼，负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气，电极反应式为：N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2；反应过程中生成水导致溶液中氢氧根离子浓度减小，所以溶液的pH值变小．
故答案为：N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-624KJ/mol；N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2；减小；
（2）电解食盐水的方程式为：2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑，根据方程式知，阴阳极上生成的气体物质的量相等，即体积也相等，所以生成氢气的体积是0.56L，生成0.56L氢气同时生成氢氧化钠的物质的量=
×2=0.05mol，氢氧化钠的物质的量浓度=
=0.1mol/L，氢离子浓度为10-13 mol/L，所以溶液的pH=13；
根据得失电子数相等，生成0.56L氢气转移的电子数与空气中氧气转移的电子数相等，设空气的体积为XL．
0.56L×2=0.2XL×4，X=1.4．
故答案为：13；1.4；
（3）肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，则电离生成OH-和阳离子，
电离方程式为N2H4+H2O=N2H5++OH-；N2H5++H2O=N2H62++OH-．
故答案为：N2H4+H2O=N2H5++OH-；N2H5++H2O=N2H62++OH-；
（4）常温下，混合溶液的pH=6，溶液显酸性，则酸电离产生的氢离子大于水电离产生的氢离子，由水电离出的
c（H+）为10-8mol/L，0.1mol/LHCl溶液中由水电离出的c（H+）为
=10-13mol/L，
故答案为：大于；
（5）将0.2mol/L N2H4?H2O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，得到等量的N2H4?H2O、N2H5C1，由相同条件下N2H4?H2O的电离程度大于N2H5C1的水解程度，则c（N2H+5）＞c（Cl-），又溶液显碱性，即c（OH-）＞c（H+），电离、水解的程度都不大，所以c（N2H5+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+），
故答案为：c（N2H5+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+）．
| 16g |
| 32g/mol |
故答案为：N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-624KJ/mol；N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2；减小；
（2）电解食盐水的方程式为：2NaCl+2H2O
| ||
| 0.56L |
| 22.4L/mol |
| 0.05mol |
| 0.5L |
根据得失电子数相等，生成0.56L氢气转移的电子数与空气中氧气转移的电子数相等，设空气的体积为XL．
0.56L×2=0.2XL×4，X=1.4．
故答案为：13；1.4；
（3）肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，则电离生成OH-和阳离子，
电离方程式为N2H4+H2O=N2H5++OH-；N2H5++H2O=N2H62++OH-．
故答案为：N2H4+H2O=N2H5++OH-；N2H5++H2O=N2H62++OH-；
（4）常温下，混合溶液的pH=6，溶液显酸性，则酸电离产生的氢离子大于水电离产生的氢离子，由水电离出的
c（H+）为10-8mol/L，0.1mol/LHCl溶液中由水电离出的c（H+）为
| 10-14 |
| 0.1 |
故答案为：大于；
（5）将0.2mol/L N2H4?H2O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，得到等量的N2H4?H2O、N2H5C1，由相同条件下N2H4?H2O的电离程度大于N2H5C1的水解程度，则c（N2H+5）＞c（Cl-），又溶液显碱性，即c（OH-）＞c（H+），电离、水解的程度都不大，所以c（N2H5+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+），
故答案为：c（N2H5+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+）．
点评：本题为综合性习题，考查盖斯定律、热化学反应方程式、电化学、电离、水解、离子浓度大小的比较等知识点，难度较大，注重高考热点的考查及知识迁移能力的训练．
练习册系列答案
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