题目内容

(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SO42—被氧化成S2O82—(过二硫酸根离子),S2O82—与H2O反应生成H2O2,S2O82—+2H2O=2SO42—+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                

 

【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 S2O82—。S2O82—中氧的化合价是-7/4价,SO42—中氧的化合价是-2价,所以生成2mol S2O82—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

 

练习册系列答案
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(1)偏二甲肼的分子式为
C2H8N2
C2H8N2
;若0.2mol液态偏二甲肼与液态N2O4完全反应,生成气态的N2、H2O和CO2,同时放出510kJ热量,试写出该反应的热化学方程式:
C2H8N2(1)+2N2O4(1)═2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g);△H=-2550kJ?mol-1
C2H8N2(1)+2N2O4(1)═2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g);△H=-2550kJ?mol-1

(2)满足偏二甲肼分子式的同分异构体有
6
6
种.写出符合分子中含两个甲基的结构简式:
CH3-NH-NH-CH3、NH2-N(CH32
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(3)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性液体,也可用作火箭燃料.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,放电时生成氮气和水,则肼-空气燃料电池放电时,负极的电极反应式是
N2H4+4OH--4e-═N2+4H2O
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(4)肼可看作是氨分子内的一个氢原子被氨基取代的衍生物,肼的水溶液呈弱碱性,是因为溶液中存在平衡:H2N-NH2+H2O
H2N-NH3++OH-(或N2H3++OH-
H2N-NH3++OH-(或N2H3++OH-

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