Question

【题目】N2H4（联氨又称肼）一种重要的化工试剂，在生产和生活中有着重要的作用。

（1）实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为___________________。

（2）N2H4是火箭升空需要高能的燃料，工业上利用N2和H2可以合成联氨(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

写出N2和H2合成液态联氨(N2H4)的热化学方程式______________________________。火箭升空经常用联氨和N2O4反应作为火箭推进剂，其主要原因为______________________________。

（3）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化2CO2=2CO+O2，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：4OH--4e-═O2↑+2H2O，则阴极的电极反应式为___________________。有人提出，可以设计反应2CO= 2C+O2(△H >0)来消除CO的污染。请判断上述反应是否能自发进行并说明理由_____________________________。

Answer 1

【答案】 NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) ΔH= +50．6 kJ·mol1 放出大量热，产生大量气体 CO2+2e-+H2O=CO+2OH-或 2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH- 不能 ，因该反应的ΔH>0 , ΔS<0,所以反应不能自发进行

【解析】(1)氨气被次氯酸钠溶液氧化生成肼，次氯酸钠被还原生成氯化钠，结合原子守恒配平书写反应的化学方程式为：2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O，故答案为：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，依据热化学方程式和盖斯定律计算，将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，根据反应③可知，联氨和N2O4反应放出大量热且产生大量气体，因此可作为火箭推进剂，故答案为：N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) ΔH= +50．6 kJ·mol1；反应放热量大，产生大量气体；

(3)2CO2═2CO+O2，CO可用作燃料，已知该装置的阳极反应为：4OH--4e-═O2↑+2H2O，阴极反应依据电子守恒总反应减去阳极反应得到：2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-(或CO2+2e-+H2O ═ CO+2OH-)；2CO═2C+O2 △H＞0，△S＜0，△H-T△S＞0，反应一定不能自发进行，故答案为：2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-(或CO2+2e-+H2O═CO+2OH-)；不能，因该反应的ΔH>0，ΔS<0，所以反应不能自发进行。