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）氮元素在元素周期表中的位置为

 

；
（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，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄ （1）△H₁=-19.5kJ?mol^-1
②N₂H₄ （1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2
kJ?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，该电池放电时，负极的反应式为

 

（5）如图是一个电化学过程示意图．
①写出铂片上发生的电极反应式

 

．
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

 

L（假设空气中氧气体积含量为20%）．

Answer 1

考点：氧化还原反应,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理,电解原理

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）负极发生还原反应，是肼在反应，注意电解质溶液的酸碱性即可；
（5）①电解池的负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；

解答： 解：（1）氮元素原子的原子序数为7，原子结构示意图为2层，最外层电子数为5，所以氮元素在元素周期表中的位置为第二周期第VA族，故答案为：第二周期第VA族；
（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=-19.5kJ?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=-1048.9kJ/mol；故答案为：2N₂H₄（l）++N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol．
（4）负极发生还原反应，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；
（5）①电解池的负极上是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；

点评：本题考查了原子结构示意图、化学方程式的书写以及热化学方程式的书写和燃料电池电极反应及其计算等，综合性较强，中等难度．