Question

【题目】（1）肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101kPa时，32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量624kJ（25℃时），N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是__________________。

（2）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。肼—空气燃料电池放电时：负极的电极反应式是_______________________________________ 。

（3）用CO做燃料电池电解CuSO4溶液、FeCl3和FeCl2混合液的示意图如图1所示，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极．工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同．

①写出通入CO的电极反应式____________________________________

②乙中B极产生的气体在标准状况下的体积为_____________．

③丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图2所示，则图中③线表示的是____________（填离子符号）的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要_____________mL 8.0mol·L﹣1 NaOH溶液。

Answer 1

【答案】 （N2H4(1)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l) △H= -624.0kJ/mol N2H4+4OH－－4e－=4H2O+N2↑ CO -2e - + 4OH - = CO32-+ 2H2O 2.24 L Cu 2+ 175

【解析】(1)32.0g N2H4的物质的量==1mol，1mol肼完全燃烧生成液态水放出624kJ热量，该热化学反应方程式为N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(1)△H=-624kJ/mol，故答案为：N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(1)△H=-624kJ/mol；

(2)肼-氧气碱性燃料电池中，负极上燃料肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气，电极反应式为N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑，故答案为：N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑；

(3)①CO燃料电池是原电池反应，CO在负极失电子发生氧化反应生成碳酸根离子，电极反应为：CO -2e - + 4OH - = CO32-+ 2H2O，故答案为：CO -2e - + 4OH - = CO32-+ 2H2O；

②工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同，分析电极反应，B为阴极，溶液中铜离子析出后，氢离子得到电子生成氢气，设生成气体物质的量为xmol，溶液中铜离子物质的量为0.1mol，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，0.1mol Cu2+放电转移0.2mol电子，随后发生2H++2e-=H2↑，生成xmol H2转移2xmol电子；A电极为阳极，溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，生成xmol O2转移4xmol电子；根据得失电子守恒得到0.2+2x=4x，解得x=0.1mol，乙中B极析出的气体是氢气，物质的量为0.1mol，在标准状况下的体积为2.24L，故答案为：2.24L；

③根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化，可知，铜离子从无增多，铁离子物质的量减小，亚铁离子增加，故①为Fe3+，②为Fe2+，③为Cu2+；由图可知电子转移为0.4mol，生成Cu2+物质的量为0.2mol，阴极电极反应Fe3++e-=Fe2+，反应结束后，溶液中有Fe2+为0.5mol，Cu2+为0.2mol，所以需要加入NaOH溶液0.5×2+0.2×2=1.4mol，所以所需NaOH溶液的体积为=0.175L=175mL，故答案为：Cu2+；175。