Question

（1）肼（N₂H₄）又称联氨，在常温下是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．已知在101kPa时，1gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和H₂O，放出19.5kJ热量（25℃时），表示N₂H₄燃烧热的热化学方程式是

 

．
（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：

 

；负极的电极反应式：

 

．
（3）如图是一个电解过程示意图．
①锌片上发生的电极反应式是：

 

．
②假设使用肼-空气燃料电池作为该过程中的电源，铜片质量变化为128g，则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气

 

L（假设空气中氧气体积分数为20%）．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）1mol肼完全燃烧生成液态水放出19.5kJ×32=624kJ热量，据此书写热化学反应方程式；
（2）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；
（3）①锌为阴极，发生还原反应生成铜；
②根据转移电子相等计算需要空气的体积．

解答： 解：（1）1mol肼完全燃烧生成液态水放出19.5kJ×32=624kJ热量，该热化学反应方程式为N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（1）△H=-624kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624 kJ?mol^-1；
（2）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^-，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（3）①锌为阴极，发生还原反应生成铜，电极方程式为Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；
②电解硫酸铜溶液时，铜电极上铜失电子发生氧化反应，当铜片的质量变化128g，失去电子的物质的量=

128g

64g/mol

×2=4mol，
1mol氧气生成-2价氧元素得到4mol电子，则需要空气的体积=

4mol 4 ×22.4L/mol

20%

=112L，
故答案为：112．

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．