Question

（16分）肼（N₂H₄）又称联氨，是一种可燃性液体，与氧气或氮氧化物反应均可生成氮气和水。氢气是一种清洁能源，液氢和肼均可用作火箭燃料。

Ⅰ 氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

已知：（g）+ （g）=（g）+（g）      = +

         （g）+ （g）=（g）+（g）= +

（1）氢气作为新能源的优点                              。（答2点）

（2）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。（g）与（g）反应生成（g）和（g）的热化学方程式为                            。

（3）HO的热分解也可得到H，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是                、              。

Ⅱ（4）肼一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。该电池放电时，负极的电极反应式是                                           。

（5）下图是一个电化学装置示意图。用肼一空气燃料电池做此装置的电源。

①如果A是铂电极，B是石墨电极，C是硫酸—硫酸铵，阴极的电极反应式是                                        。

②利用该装置可制得少量过氧化氢：在阳极上SO₄^2—被氧化成S₂O₈^2—（过二硫酸根离子），S₂O₈^2—与H₂O反应生成H₂O₂，S₂O₈^2—+2H₂O=2SO₄^2—+H₂O₂+2H⁺。若要制取2molH₂O₂，该燃料电池理论上需消耗         molN₂H₄。

（6）由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。

①装置丙中溶液的P H                     。（填“变大”“变小”或“不变”）

②四种金属活泼性由弱到强的顺序是                 。

 

Answer 1

【答案】

（1） 无污染 ，  资源丰富 、热值高等 ( 各1分)

（2） CH₄(g)+2H₂O(g)=CO₂(g)+4H₂(g)  ΔH=+165KJ.mol^-1 

（3） 氢原子 、氧原子 （各1分） （4） N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O  

（5）①  2H⁺+2e^-=H₂ ↑②  1 （6）①   变大   ②  CBAD  （每空2分）

【解析】（1）考查氢气作为能源的特点。根据氢气的燃烧热和氢气的来源可知，氢气作为新能源的优点生成物是水没有污染，资源丰富，热值高等。

（2）考查盖斯定律的应用，根据反应①（g）+ （g）=（g）+（g）和反应②（g）+ （g）=（g）+（g）可知，①×2－②即得到CH₄(g)+2H₂O(g)=CO₂(g)+4H₂(g)，所以反应的反应热是+×2－＝+165KJ.mol^-1，即热化学方程式为

CH₄(g)+2H₂O(g)=CO₂(g)+4H₂(g)  ΔH=+165KJ.mol^-1。

（3）水分解的化学方程式为2H₂O2H₂＋O₂，即氢气的和氧气的体积之比是2︰1，所以根据图像可判断，A表示的是氢原子，B表示的是氧原子。

（4）原电池中负极是失去电子的，所以肼在负极发生氧化反应，电解质是碱性溶液，所以电极反应式为N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O。

（5）电解池中阴极是得到电子的，发生还原反应，B电极和电源的负极相连，所以B是阴极，溶液中中氢离子放电，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑；根据反应式可知要制取2molH₂O₂，则消耗2mol S₂O₈^2—。S₂O₈^2—中氧的化合价是－7/4价，SO₄^2—中氧的化合价是－2价，所以生成2mol S₂O₈^2—失去的电子是（2－7/4）×8×2＝4mol。1mol肼失去4mol电子，根据得失电子守恒可知，消耗肼的物质的量是1mol。

（6）丙是原电池，A极产生氢气，所以A是正极，D负极，所以丙中pH变大。甲中A不断溶解，说明A是负极，B是正极。乙中C极质量增加，所以C是正极，B是负极，所以四种金属活泼性由弱到强的顺序是CBAD