Question

12．肼（N₂H₄）是一种无色易溶于水的油状液体．具有碱性和极强的还原性，在工业生产中应用非常广泛．

（1）已知肼的球棍棋型如图1所示，试写出肼的电子式：．
（2）目前正在研发的一种肼燃料电池的结构如图2所示．a（填“a”或“b”）电极为电池的负极．
（3）在1L固定体积的容器中加入0.1molN₂H₄，在303K、Pt催化下发生：N₂H₄（I）?N₂（g）+2H₂（g），
测得容器中$\frac{n（{N}_{2}）+n（{H}_{2}）}{n（{N}_{2}{H}_{4}）}$与时间关系如图3所示，则0〜4min氮气的平均速率v（N₂）=0.0125mol•L^-1•min^-1．

Answer 1

分析 （1）氨分子中氢原子被氨基（-NH₂）取代后的生成物叫肼，分子中全部为单键；
（2）正极是氧气得电子发生还原反应，负极肼失电子发生氧化反应；
（3）在303K，NiPt催化下，则发生N₂H₄（l）?N₂（g）+2H₂（g），设生成氮气的量为xmol，则氢气的量为：2xmol，此时N₂H₄（l）的物质的量为（1-x）mol，根据4min时比值为3，求出x的值，然后根v=$\frac{△c}{△t}$计算．

解答 解：（1）氨分子中氢原子被氨基（-NH₂）取代后的生成物叫肼，分子中全部为单键，电子式为：，故答案为：；
（2）正极是氧气得电子发生还原反应，负极肼失电子发生氧化反应，所以a电极为电池的负极，故答案为：a；
（3）在303K，NiPt催化下，则发生N₂H₄（l）?N₂（g）+2H₂（g），设生成氮气的量为xmol，则氢气的量为：2xmol，此时N₂H₄（l）的物质的量为（0.1-x）mol，根据4min时比值为3，所以$\frac{3x}{0.1-x}$=3，则x=0.05mol，v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.05}{1}}{4}$=0.0125mol•L^-1•min^-1，故答案为：0.0125mol•L^-1•min^-1．

点评 本题考查较为综合，涉及电子式、原电池原理、反应速率的计算及图象问题等，题目难度不大，应用好题干信息是解题的关键．