Question

2．回答下列问题：
（1）NH₄Cl溶液显酸性，试用离子方程式表示这一原理H₂O+NH₄⁺?NH₃•H₂O+H⁺．
（2）液氨的电离类似于水，试写出液氨的电离方程式2NH₃?NH₄⁺+NH₂^-．
（3）联氨（又称肼，N₂H₄，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，请回答：
①联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，联氨第一步电离反应的平衡常数值为8.7×10^-7（已知：N₂H₄+H⁺?N₂H₅⁺的K=8.7×10⁷；K_w=1.0×10^-14）．联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为N₂H₆（HSO₄）₂．
②肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，生成无污染的物质．电解质溶液是20%～30%的KOH溶液．肼-空气燃料电池放电时：负极的电极反应式是N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O．
（4）如图是一个电化学过程示意图．
①铂片上发生的电极反应是Cu²⁺+2e^-=Cu
②若将图中的铜电极换成石墨电极，则石墨电极产生的物质为：O₂和H₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）NH₄Cl为强酸弱碱盐，水解呈酸性；
（2）根据水的电离和题给信息结合外界条件对平衡移动的影响分析；
（3）①联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似．联氨第一步电离方程式为N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，平衡常数K_b=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=K×K_w，由于是二元碱，因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N₂H₆（HSO₄）₂；
②肼--空气碱性燃料电池中，负极上燃料失电子和氢氧根离子反应生成氮气和水；
（4）①电解硫酸铜溶液，阴极上铜离子放电，阳极上铜失电子发生氧化反应；
②若将图中的铜电极换成石墨电极，溶液中氢氧根离子在阳极失电子发生氧化反应生成氧气，水电离平衡正向进行氢离子浓度增大生成硫酸．

解答 解：（1）NH₄Cl为强酸弱碱盐，在溶液中发生H₂O+NH₄⁺?NH₃•H₂O+H⁺，水解呈酸性，
故答案为：H₂O+NH₄⁺?NH₃•H₂O+H⁺；
（2）液氨类似于水的电离，已知水的电离方程式可写为2H₂O?H₃O⁺+OH^-，则液氨的电离方程式为2NH₃?NH₄⁺+NH₂^-，在液氨中加入NH₄Cl，NH₄⁺浓度增大，则平衡向逆反应方向移动，
故答案为：2NH₃?NH₄⁺+NH₂^-；
（3）①联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似．联氨第一步电离方程式为N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，平衡常数K_b=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=K×K_w=8.7×10⁷×1.0×10^-14=8.7×10^-7，第二步电离方程式为N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆²⁺+OH^-，因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N₂H₆（HSO₄）₂，
故答案为：8.7×10^-7；N₂H₆（HSO₄）₂；
②肼--空气碱性燃料电池中，负极上燃料失电子和氢氧根离子反应生成氮气和水，电极反应式为N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O，
故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O；
（4）①电解硫酸铜溶液，阴极铂上铜离子放电生成铜单质，电极反应式为Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；
②若将图中的铜电极换成石墨电极，溶液中氢氧根离子在阳极失电子发生氧化反应生成氧气，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，水电离平衡正向进行氢离子浓度增大生成硫酸，
故答案为：O₂和H₂SO₄．

点评 本题考查了弱电解质电离平衡、平衡常数计算、原电池和电解池电极反应书写，掌握基础是解题关键，题目难度中等．