Question

18．联氨（N₂H₄）是一种绿色环保的还原剂，其氧化产物为氮气．
（1）合成联氨的有关反应如下：
NH₃（g）+NaClO（aq）═NH₂C1（I）+NaOH（aq）△H₁=-67.45kJ•mol^-1
NH₂Cl（1）+NaOH（aq）+NH₃（g）═N₂H₄（I）+NaCl（aq）+H₂O（I）△H₂=-195.32kJ•mol^-1
反应2NH₃（g）+NaClO（ap）═N₂H₄（I）+NaCl（aq）+H₂O（I）△H=-262.77  kJ•mol^-1
（2）联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似．写出联氨与过量盐酸反应的离子方程式N₂H₄+2H⁺=N₂H₆²⁺．
（3）联氨-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N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂．
（4）在高温下，N₂H₄可完全分解为NH₃、N₂及H₂，实验测得分解产物中N₂与H₂的物质的量之比为3：2，则该分解反应的化学方程式为7N₂H₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8NH₃+3N₂+2H₂．
（5）联氨常用于化学镀镍废料中回收金属镍，反应体系的pH对镍的回收率的影响如图1所示，则利用联氨回收金属镍时溶液的pH应控制在6.5，在确定合适的pH后，取100mL化学镀镍废液，分别加入不同体积的联氨，镍的冋收率如图2所示，则联氨的合理用量为1.0〜2.5 mL，联氨的体积超过2.5mL时，金属镍的冋收率降低，其可能的原因是联氨显碱性，联氨用量增加，溶液pH增大，镍的回收率降低．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律，①+②可得目标热化学方程式；
（2）由于联氨是二元碱，因此联氨与过量盐酸反应生成为N₂H₆Cl₂；
（3）从作为燃料电池时，负极发生氧化反应的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂；
（4）在高温下，N₂H₄可完全分解为NH₃、N₂及H₂，根据N₂与H₂的物质的量之比为3：2书写方程式；
（5）根据图1所示，pH应控制在6.5时金属镍的回收率最高；根据图2联氨的合理用量为1.0〜2.5ml时，镍的冋收率较高，当联氨的体积超过2.5mL时，联氨用量增加，又联氨显碱性，则溶液pH增大，所以镍的回收率降低．

解答 解：（1）①NH₃（g）+NaClO（aq）═NH₂C1（I）+NaOH（aq）△H₁=-67.45kJ•mol^-1
②NH₂Cl（1）+NaOH（aq）+NH₃（g）═N₂H₄（I）+NaCl（aq）+H₂O（I）△H₂=-195.32kJ•mol^-1
根据盖斯定律，①+②可得反应2NH₃（g）+NaClO（ap）═N₂H₄（I）+NaCl（aq）+H₂O（I）△H=-67.45kJ•mol^-1-195.32kJ•mol^-1=-262.77kJ•mol^-1，
故答案为：-262.77；
（2）由于联氨是二元碱，因此联氨与过量盐酸反应生成为N₂H₆Cl₂；则反应的离子方程式为N₂H₄+2H⁺=N₂H₆²⁺，故答案为：N₂H₄+2H⁺=N₂H₆²⁺；
（3）肼一空气燃料碱性电池中，负极上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^-=N₂+4H₂O；
（4）在高温下，N₂H₄可完全分解为NH₃、N₂及H₂，N₂与H₂的物质的量之比为3：2，所以分解反应方程式为：7N₂H₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8NH₃+3N₂+2H₂，故答案为：7N₂H₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8NH₃+3N₂+2H₂；
（5）根据图1所示，pH应控制在6.5时金属镍的回收率最高；根据图2联氨的合理用量为1.0〜2.5ml时，镍的冋收率较高，当联氨的体积超过2.5mL时，联氨用量增加，又联氨显碱性，则溶液PH增大，由图1可知，镍的回收率又降低，所以联氨的体积超过2.5mL时，金属镍的冋收率降低，其可能的原因是联氨显碱性，联氨用量增加，溶液pH增大，镍的回收率降低，故答案为：6.5；1.0〜2.5；联氨显碱性，联氨用量增加，溶液pH增大，镍的回收率降低．

点评 本题考查了联氨的性质，涉及盖斯定律计算应用、方程式及电极反应式的书写、图表信息的提取应用等，这些都是高考的热点，注意电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，难度不大．