Question

1．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）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（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△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）△H₂=-1048.9kJ•mol^-1； 
（2）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N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O．
（3））科研人员新近开发出一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，可供手机连续使用一个月才充一次电，据此请回答以下问题：通入甲醇的是负极（填正或负），写出该电池的负极反应式_CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O_．
（4）Zn-MnO₂干电池应用广泛，电解质溶液是ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液．
①该电池的负极材料是锌．电池工作时，电子流向正极（填“正极”或“负极”）．
②若ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液中含有杂质Cu²⁺，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是Zn与Cu²⁺生成Cu，Zn与Cu形成原电池加快反应速率．
③MnO₂的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO₄溶液．阳极的主要电极反应式是Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺． 若电解电路中通过4mol电子，标况下产生气体的物质的量为2mol．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律，②×2-①可得目标热化学方程式；
（2）燃料电池中，从负极发生氧化反应的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂；
（3）燃料甲醇为原电池的负极，负极上发生氧化反应生成二氧化碳，在碱性条件下进上步生成碳酸根；
（4）①活泼金属做原电池的负极，原电池中电子从负极经外电路流向电源的正极；
②锌比铜活泼，能置换出铜，在电解质溶液中形成原电池反应加速锌的腐蚀；
③电解酸化的MnSO₄溶液时，根据离子的放电顺序，阴极上首先放电的是H⁺，电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，阳极反应式为：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺，根据电子转移与氢气的关系式计算．

解答 解：（1）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂H₄反应生成N₂和水蒸气，将方程式②×2-①得肼和N₂H₄ 反应的热化学方程式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；
（2）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：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，
故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（3）甲醇为原电池的负极，放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：负；CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（4）①Zn-MnO₂干电池中，活泼金属锌做原电池的负极，工作时原电池中电子从负极经外电路流向电源的正极，故答案为：锌，正极；
②锌比铜活泼，能置换出铜，反应为Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，形成原电池加速锌的腐蚀，
故答案为：Zn与Cu²⁺生成Cu，Zn与Cu 形成原电池加快反应速率；
③阳极上失电子，发生氧化反应，Mn²⁺得电子与水反应生成二氧化锰，根据电荷守恒得电极反应为Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺，阴极是氢离子得电子产生氢气，电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，因为MnSO₄～MnO₂～2e^-～H₂，通过4mol电子产生2molH₂，
故答案为：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；2mol．

点评 本题考查了盖斯定律、原电池和电解池原理，明确元素化合价变化、氧化还原反应与电极反应式的关系是解本题关键，难点是电极反应式的书写，难度中等．