Question

19．（1）肼（N₂H₄）可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄ （g）△H₁=-195kJ•mol^-1
②N₂H₄ （1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
写出肼和N₂O₄ 反应的热化学方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景．其工作原理如图所示，回答下列问题：
①该燃料电池的负极发生的反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．
②电池工作时，OH^-移向a极（“a”或“b”）
③当电池放电转移5mol电子时，至少消耗燃料肼40g．
（3）LiCoO₂可用作一种锂离子电池的正极材料．该锂离子电池充电过程中，负极发生的反应为6C+xLi⁺+xe-═Li_xC₆，正极发生LiCoO₂与Li_1-xCoO₂之间的转化，写出放电时电池总反应方程式Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律，②×2-①可得目标热化学方程式；
（2）①燃料电池的正极是氧气在正极发生还原反应，是负极发生氧化反应，是肼在反应，注意电解质溶液的酸碱性即可；
②原电池中阴离子移向负极；
③据负极电极反应式计算消耗燃料肼的质量．
（3）结合电极方程式以及两极的变化，判断反应物和生成物，可书写总方程式．

解答 解：（1）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂H₄反应生成N₂和水蒸气，将方程式②×2-①得肼和N₂H₄ 反应的热化学方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol，
故答案为：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）①燃料电池的正极是氧气在正极发生还原反应，负极发生氧化反应，是肼在反应，肼中的N从-2价升高到0价，碱性电池中，其电极反应式应为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
②原电池中阴离子移向负极，a为负极，所以电池工作时，OH^-移向a电极，故答案为：a；
③负极电极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，转移4mol电子时消耗肼32g，则转移5mol电子消耗肼32g×$\frac{5}{4}$=40g，故答案为：40；
（3）放电时，负极反应为：Li_xC₆-xe^-═6C+xLi⁺，正极Li_1-xCoO₂+xLi⁺+xe^-=LiCoO₂，总电池反应方程式为：Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂，
故答案为：Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂．

点评 本题考查较为综合，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，题目涉及盖斯定律、电极反应式以及电池反应方程式书写，题目难度较大．