Question

燃料电池是一种高效低污染的新型电池．燃料电池所用燃料可以是氢气，也可以是其他燃料，如甲醇、肼等．肼分子（H₂N-NH₂）可以在氧气中燃烧生成氮气和水，回答下列问题：
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：
正极的电极反应式是

 

；
负极的电极反应式是

 

；
总电极反应方程式是

 

．
（2）假设使用肼-空气燃料电池作为电镀铜的电源，若镀件上镀了6.4g铜，则肼-空气燃料电池理论上消耗肼

 

g．
（3）肼在水中，通常结合一分子水，形成H₂N-NH₂?H₂O，其一级电离与NH₃?H₂O的电离类似，其电离方程式为

 

；H₂N-NH₂?H₂O水溶液的一级电离的电离常数K_b=2.5×10^-6，则0.1mol?L^-1肼溶液的OH^-浓度约为

 

．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题

分析：（1）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；
（2）根据关系式：2Cu～N₂H₄的关系分析解答；
（3）类比氨水的电离，写出肼在水溶液中的电离方程式．

解答： 解：（1）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↑，正极发生还原反应，电极方程式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，总反应式：H₂N-NH₂+O₂=N₂+2H₂O 
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；H₂N-NH₂+O₂=N₂+2H₂O；
（2）由2Cu～N₂H₄可知：
      128g    32g
      6.4g   1.6g
故答案为：1.6；
（3）肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，则电离生成OH^-和阳离子，电离方程式为N₂H₄?H₂O=N₂H₅⁺+OH^-；K_b=c²（OH^-）÷0.1=2.5×10^-6，所以0.1mol?L^-1肼溶液的OH^-浓度约为5×10^-4 mol?L^-1，故答案为：N₂H₄?H₂O=N₂H₅⁺+OH^-；5×10^-4 mol?L^-1．

点评：本题考查了原电池和电解池原理及物质的量的计算，根据各个电极上得失电子书写电极反应，再结合电极反应式进行有关计算，题目难度中等．