Question

氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：
（1）氮元素原子的L层电子数为

 

；
（2）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），该反应的化学方程式为

 

；
（3）肼可作为火箭发动机的燃料，它与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄ △H₁=-195kJ?mol^-1
②N₂H₄+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O△H₂=-534.2kJ?mol^-1
写出肼和N₂O₄反应的热化学方程式

 

；
（4）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，写出该电池放电时负极的反应式

 

．
（5）碘也可用作心脏起搏器电源-锂碘电池的材料．该电池反应为：
2Li（s）+I₂（s）=2LiI （s）△H
已知：4Li（s）+O₂（g）=2Li₂O（s）△H₁
4LiI（s）+O₂（g）=2I₂（s）+2Li₂O（s）△H₂
则电池反应的△H=

 

；碘电极作为该电池的

 

极．
（6）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料．FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为

 

；与MnO₂-Zn电池类似，K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电极反应式为

 

，该电池总反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,用盖斯定律进行有关反应热的计算

专题：

分析：（1）依据氮原子的原子序数是7，结合原子结构示意图分析判断；
（2）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），依据氧化还原反应化合价变化分析书写化学方程式：
（3）依据盖斯定律，结合题干热化学方程式计算写出；
（4）从作为燃料电池时，负极发生氧化反应的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂；
（5）依据盖斯定律计算反应热，根据碘在反应中化合价降低，反应还原反应来分析；
（6）FeCl₃与KClO在强碱性条件下发生氧化还原反应生成高铁酸钾、氯化钾、和水，结合得失电子守恒写出方程式；K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，负极为锌失电子发生氧化反应，电极反应Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依据产物和电子守恒写出正极反应：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ；有正极反应和负极反应合并得到电池反应．

解答： 解：（1）氮元素原子的原子序数为7，原子的L层电子数为5，故答案为：5；
（2）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），次氯酸钠做氧化剂，依据氧化还原反应的电子守恒和原子守恒写出该反应的化学方程式为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（3）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-195kJ?mol^-1，②N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ?mol^-1，根据盖斯定律写出肼和N₂O₄反应的热化学方程：②×2-①得到：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-873.4kJ/mol，
故答案为：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-873.4kJ/mol；
（4）肼一空气燃料碱性电池中，负极上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，故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
（5）①4Li（s）+O₂（g）═2Li₂O（s）△H₁
②4LiI（s）+O₂（g）═2I₂（s）+2Li₂O（s）△H₂
依据盖斯定律

(①-②)

2

得：2Li（s）+I₂（s）═2LiI（s），所以△H=

1

2

（△H₁-△H₂）；碘在反应中化合价降低，反应还原反应，在正极放电，
故答案为：

1

2

（△H₁-△H₂）；正；
（6）用FeCl₃与KClO在强碱性条件下反应制取K₂FeO₄，反应的离子方程式为2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；负极电极反应为：②Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依据电极反应的电子守恒，①×2+②×3合并得到电池反应为：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-，
故答案为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-．

点评：本题考查了氧化还原反应、原电池的工作原理的应用、电极反应式的书写等，题目难度中等，熟悉氧化还原反应的规律、原电池的工作原理是解题关键，注意培养阅读材料获取信息的能力．