Question

【题目】肼( N2H4）和偏二甲肼(C2H8N2 )常用于火箭推进剂和燃料电池，NO2的二聚体N2O4 则是火箭中常用氧化剂。回答下列问题：

（1）肼燃料电池原理如图所示，左边电极上发生的电极反应式为_____________________；电池工作时OH-向____________移动（填“负极”或“正极”），整个溶液的碱性_________（填“减小”或“增大”）。

（2）火箭常用 N2O4 作氧化剂，肼作燃料，已知：

①N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) △H1＝－66.7kJ·mol-1

②N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) △H2＝－530.5kJ·mol-1

③2NO2(g) N2O4(g) △H3＝－55.7kJ·mol-1

写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：______________。

（3）“长征二号”火箭所用的燃料是偏二甲肼(C2H8N2)(其中N的化合价为-3)和四氧化二氮(N2O4)。在火箭升空过程中燃料发生反应 C2H8N2 +2N2O4=2CO2↑+3N2↑+4H2O↑。下列有关叙述正确的是_____________________

A. 该反应中N2O4是氧化剂，偏二甲肼是还原剂 B. 每消耗1molC2H8N2，转移电子数目为16NA

C. CO2既不是氧化产物也不是还原产物 D. N2既是氧化产物又是还原产物

Answer 1

【答案】 N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O 负极 减小 2N2H4(g)＋N2O4(g)＝3N2(g)＋4H2O(g) △H＝－938.6 kJ· mol－1 ABD

【解析】Ⅰ.(1)根据原电池工作原理，左端为负极,在碱性电解质中失去电子生成氮气和水,电极反应为N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O ；电池工作时OH-向负极移动参加了反应，整个溶液的碱性减小。因此，本题正确答案是: N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O 负极 减小。
(2)由①N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) △H1＝－66.7kJ·mol-1；②N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) △H2＝－530.5kJ·mol-1；③2NO2(g) N2O4(g) △H3＝－55.7kJ·mol-1。根据盖斯定律可以知道②2-①-③得2N2H4(g)＋N2O4(g)＝3N2(g)＋4H2O(g) △H＝(－530.5kJ·mol-1)2－(－66.7kJ·mol-1)-( －55.7kJ·mol-1)=938.6 kJ· mol－1 。即热化学方程式为2N2H4(g)＋N2O4(g)＝3N2(g)＋4H2O(g) △H＝－938.6 kJ· mol－;
（3）A.在 C2H8N2 +2N2O4=2CO2↑+3N2↑+4H2O↑反应中，C2H8N2中C元素化合价由-1价升高到+4价,N元素化合价由-3价升高到0价,偏二甲肼是还原剂, N2O4中N元素化合价由+4价升高到0价,化合价降低，所以N2O4做氧化剂，所以A选项是正确的; B. 结合上述分析，每个C原子转移5个电子，每个N原子转移3个电子，所以每消耗1molC2H8N2，转移电子数目为52+32=16NA,，故B正确；C. 根据C2H8N2 +2N2O4=2CO2↑+3N2↑+4H2O↑，C元素化合价由-1价升高到+4，所以CO2是氧化产物，故C错误；D. 根据反应方程式知N2既是C2H8N2中的氮元素被氧化的产物，也是N2O4被还原的产物，所以D正确；答案：ABD。