Question

11．（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、25℃时，16gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量312kJ．N₂H₄完全燃烧反应的热化学方程式是N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol．
（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：正极的电极反应式是2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；负极的电极反应式是N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
（3）如图是一个电化学过程示意图．
①锌片上发生的电极反应方程式是Cu²⁺+2e^-=Cu．
②假设使用肼--空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128g，则肼--空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气112L（假设空气中氧气体积含量为20%）
（4）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．
（5）将0.3molAgNO₃、0.4molCu（NO₃）₂和0.1molKCl溶于水配成100ml溶液，用惰性电极电解一段时间后，当阴极生成0.1mol气体时，此时，另一极上的气体体积（标准状况）为6.72L．

Answer 1

分析 （1）根据肼和反应热的关系计算出其燃烧热，并写出其相应的热化学方程式；
（2）燃料电池中，负极上投放的是燃料，负极上燃料失电子发生氧化反应；
（3）①电解池的阴极上是阳离子发生得电子的还原反应；
②根据电极反应，结合电子守恒和空气的组成情况来回答；
（4）NaClO氧化NH₃可以制得肼，还生成氯化钠；
（5）将0.3mol AgNO₃、0.4mol Cu（NO₃）₂和0.1mol KCl溶于水，会发生反应生成氯化银沉淀，电解混合溶液时，阴极发生Ag⁺+e^-=Ag，Cu²⁺+2e^-=Cu，然后是氢离子放电：2H⁺+2e^-=H₂↑，结合两极转移电子数目相等和电极方程式计算．

解答 解：（1）16gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量312kJ，32g肼的物质的量为1mol，1molN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气放出热量624kJ，所以其热化学反应方程式为：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol，
故答案为：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol；
（2）燃料电池中，负极上投放的是燃料，负极上燃料失电子发生氧化反应，在碱性环境下的反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正极上是氧气发生得电子的还原反应，在碱性环境下，电极反应式为：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，
故答案为：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（3）①与电源负极相连的是电解池的阴极，在阴极上阳离子铜离子发生得电子的还原反应，即Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；
②铜片上的电极反应为：Cu-2e^-=Cu，Cu的质量变化128g，根据电极反应，转移电子为4mol，根据反应N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，当转移电子4mol时，消耗氧气的物质的量是1mol，氧气的体积是空气体积的五分之一，所以消耗空气的体积是5mol，即112L，
故答案为：112；
（4）NaClO氧化NH₃可以制得肼的离子方程式为：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O，
故答案为：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
（5）将0.3mol AgNO₃、0.4mol Cu（NO₃）₂和0.1mol KCl溶于水，会发生反应生成氯化银沉淀，溶液中的离子有银离子0.2mol，铜离子0.4mol，其余是钾离子和硝酸根离子，阴极发生的还原反应有：Ag⁺+e^-=Ag，Cu²⁺+2e^-=Cu，银离子0.2mol得电子0.2mol，铜离子0.4mol得电子0.8mol，然后是氢离子放电：2H⁺+2e^-=H₂↑，阴极生成0.1mol气体时得到电子0.2mol，可知阴极共得到1.2mol电子，阳极发生：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，转移电子1.2mol时，生成氧气0.3mol，气体体积=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案为：6.72L．

点评 本题是一道有关热化学和电化学知识的综合考察知识题目，要求学生具有分析和解决问题的能力，第（5）题易错，注意溶液中离子的成分和放电顺序．