题目内容

肼（N2H4）—空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。电池总反应为：N2H4＋O2＝N2＋2H2O。下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是

A．负极的电极反应式是：N2H4＋4OH－→4H2O＋N2↑＋4e－

B．正极的电极反应式是：O2＋4H＋＋4e－→2H2O

C．溶液中阴离子向正极移动

D．电解后电解质溶液的碱性增强

A

练习册系列答案
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“神七”登天谱写了我国航天事业的新篇章．火箭升空需要高能燃料，经常是用肼（N2H4）作为燃料，N2O4做氧化剂．
（1）已知：N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）△H=+67.7kJ?mol-1
N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-534.0kJ?mol-1
2NO2（g）═N2O4（g）△H=-52.7kJ?mol-1
请写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：
2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1 083.0 kJ?mol-1
2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1 083.0 kJ?mol-1
．
（2）工业上可用次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，该反应的化学方程式为
NaClO+2NH3═N2H4+NaCl+H2O
NaClO+2NH3═N2H4+NaCl+H2O
．
（3）一定条件下，在2L密闭容器中起始时投入2mol NH3和4mol O2，发生反应：
4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H＜0，测得平衡时的数据如下表：
有关物质的物质的量/mol n（NO） n（H2O）
温度T1 1.6 2.4
温度T2 1.2 1.8
①在T1时，若经过10min反应达到平衡，则10min内反应的平均速率v（NH3）=
0.08 mol?L-1?min-1
0.08 mol?L-1?min-1
．
②T1和T2的大小关系是T1
＜
＜
T2（填“＞”“＜”或“=”）．
（4）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2．某种电化学装置可实现如下转化：2CO2═2CO+O2，CO可用作燃料．已知该装置的阳极反应为：4OH--4e-═O2↑+2H2O，则阴极反应为
2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-（或CO2+2e-+H2O═CO+2OH-）
2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-（或CO2+2e-+H2O═CO+2OH-）
．
有人提出，可以设计反应2CO═2C+O2（△H＞0）来消除CO的污染，请你判断该反应是否能自发进行并说明理由？答：
不能，因为该反应的△S＜0
不能，因为该反应的△S＜0
．
（5）某空间站能量转化系统的局部如图所示，其中的燃料电池采用KOH溶液作电解液．

如果某段时间内，氢氧储罐中共收集到33.6L气体（已折算成标准状况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为
2
2
mol．
（2013?河西区一模）肼（N2H4）和氨是氮的两种常见化合物，在科学技术和生产中有广泛应用．请按要求回答下列问题：
（1）N2H4中N原子核外最外层达到8电子稳定结构．写出N2H4的结构式：
．
（2）实验室用两种固体制取NH3的反应化学方程式为
2NH4Cl+Ca（OH）2
  △  
.
 
CaCl2+2H2O+2NH3↑
2NH4Cl+Ca（OH）2
  △  
.
 
CaCl2+2H2O+2NH3↑
．
（3）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
2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O
．
（4）肼一空气燃料电池是一种碱性环保电池，该电池放电时，负极的反应式为
N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O
N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O
．
（5）工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO（NH2）2]反应的化学方程式为2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）2（l）+H2O（l），该反应的平衡常数和温度关系如下：
T/℃ 165 175 185 195
K 111.9 74.1 50.6 34.8
①焓变△H
＜
＜
0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在一定温度和压强下，若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比（氨碳比）
n(NH3)
n(CO2)
=x，如图是氨碳比（x）与CO2平衡转化率（α）的关系．α随着x增大而增大的原因是
c（NH3）增大，平衡正向移动
c（NH3）增大，平衡正向移动
．图中A点处，NH3的平衡转化率为
42%
42%
．
（6）在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料，发生反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），测得甲容器中H2的平衡转化率为40%．
n（N2） n（H2） n（NH3）
甲 1mol 3mol 0mol
乙 0.5mol 1.5mol 1mol
丙 0mol 0mol 4mol
①判断乙容器中反应进行的方向是
逆向
逆向
（填“正向或“逆向”）移动．
②达平衡时，甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数大小顺序为
甲=乙=丙
甲=乙=丙
．
肼（N2H4）是火箭发动机的一种燃料，反应时N2O4为氧化剂，生成N2和H2O（g），已知：
N2（g）+2O2（g）═N2O4（g），△H=+8.7kJ/mol；
N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g），△H=-534.0kJ/mol；
下列表示肼跟N2O4反应的热化学反应方程式，正确的是（　　）
精英家教网非金属元素氮有多种氧化物，如NO、NO2、N2O4等．
（1）对反应N2O4（g）?2NO2（g），△H=+57kJ?mol-1在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示．
下列说法正确的是
 

a．A、C两点的反应速率：A＞C
b．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
c．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
d．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（2）在100℃时，将0.400mol的NO2气体充入2L抽空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：
时间（s） 0 20 40 60 80
n（NO2）/mol 0.40 n1 0.26 n3 n4
n（N2O4）/mol 0.00 0.05 n2 0.08 0.08
①在上述条件下，从反应开始直至20s时，二氧化氮的平均反应速率为
 
．
②已知100℃反应2NO2?N2O4的平衡常数K=2.8．若该温度下某时刻测得c（NO2）=1.00mol/L，c（N2O4）=0.20mol/L，则该时刻的v正
 
v逆（填“＞”、“＜”或“=”）；升高温度后，平衡常数K将
 
（填“增大”、“减小”或“不变”）．
③若在相同情况下最初向该容器只充入的是N2O4气体，要达到上述同样的平衡状态，N2O4的起始浓度是
 
mol?L-1．
④计算在题③的条件下达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为
 
．（结果保留小数点后一位）
（3）肼（N2H4）通常是航天航空的重要燃料，我们常用的一种肼燃料电池，是以肼与氧气的反应为原理设计的（N2H4+O2=N2+2H2O），其电解质溶液是KOH溶液．写出该电池负极的电极反应式
 
．
（1）在25℃下，向浓度均为0.1mol?L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成
 
沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为
 
．（已知25℃时Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11，KsP[Cu（OH）2]=2.2×10-20．）
（2）发射飞船时肼（N2H4）与NO2作推力能源，两者反应产生氮气和水蒸气．已知：
①N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+67.7kJ/mol
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-534kJ/mol
则肼与二氧化氮反应的热化学方程式为：
 

（3）飞船使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点．氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，其电池总反应均为：2H2+O2=2H2O．酸式氢氧燃料电池的电解质溶液是强酸溶液，负极电极反应式可表示为：2H2-4e一=4H+，则其正极反应式为
 
；碱式氢氧燃料电池中的电解质溶液是强碱溶液，其正极电极反应式可表示为：O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应式为
 
．

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