Question

11．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第2周期ⅤA族；
（2）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），该反应的化学方程式为2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（3）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）=N₂H₄ （1）△H₁=-195kJ•mol^-1
②N₂H₄ （1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O△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=-873.4kJ/mol；
（4）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该燃料电池中正极通入的物质是空气或氧气；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．

Answer 1

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）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．

解答 解：（1）氮元素原子的原子序数为7，第2周期ⅤA族，故答案为：第2周期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=-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）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：空气或氧气；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．

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，综合性较强，中等难度．