Question

14．早在2003年，我国就己经成功发射“神舟五号”载人飞船，成为第三个把人送上太空的国家！发射航天飞船常用的高能燃料是肼（N₂H₄）．
（1）火箭推进器中盛有强还原剂液态肼和强氧化剂液态双氧水．已知肼分子中每个原子的最外层电子都达到了稳定结构，请写出肼的结构简式：．由¹⁸O、¹⁶O、H、D原子组成的H₂O₂分子共有9种．
（2）肼-空气燃料电池是一种环保的碱性燃料电池，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．
（3）传统制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液．该反应的离子方程式是ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O．
（4）己知lg氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，且氧气中lmol O=O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中lmolH-O键形成时放出热量463kJ，则氢气中1molH-H键断裂时吸收热量为436KJ．

Answer 1

分析 （1）根据肼分子中N、H的最外层电子都达到了稳定结构即N最外层5个电子可以形成3个单键，H最外层1个电子只能形成一个单键判断；根据氢原子有2种同位素和氧原子有两种同位素进行判断；
（2）肼-空气燃料电池放电时，负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成H₂O和氮气，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，据此分析解答；
（3）NaClO氧化NH₃生成肼和氯化钠；
（4）化学反应放出的热量=新键生成释放的能量-旧键断裂吸收的能量，依此结合反应方程式进行计算．

解答 解：（1）已知N₂H₄分子内所有原子的最外层都达到了稳定结构，N最外层5个电子可以形成3个单键，H最外层1个电子只能形成一个单键，则它的结构式为：；氢原子有三种同位素H、D，氧原子有两种同位素¹⁸O、¹⁶O，故组成的H₂O₂分子可能为：H₂¹⁸O₂、H₂¹⁶O₂、H₂¹⁸O¹⁶O、D₂¹⁸O₂、D₂¹⁶O₂、D₂¹⁸O¹⁶O、HD¹⁸O₂、HD¹⁶O₂、HD¹⁸O¹⁶O共9种，
故答案为：；9；
（2）肼-空气燃料电池放电时，负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成H₂O和氮气，电极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（3）制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液，反应为ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O，故答案为：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
（4）氢气完全燃烧生成水蒸气是放热反应，所以化学反应放出的热量=新键生成释放的能量-旧键断裂吸收的能量，设氢气中1molH-H键断裂时吸收热量为Q，根据方程式：2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，则：4×121kJ=4×463kJ-（2Q+496kJ），解得Q=436KJ，故答案为：436KJ．

点评 本题考查结构式的书写、同位素的组合、电极反应的书写、氧化还原反应方程式的书写以及键能的计算，综合性较大，难度不算大，要注意平时的积累．