Question

发射航天火箭常用氮的氢化物肼（N₂H₄）作燃料．试回答下列有关问题：
（1）N₂H₄燃烧时用NO₂作氧化剂，它们相互反应生成氮气和水蒸气．
已知：N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g），△H=+67.7kJ/mol
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534kJ/mol
则N₂H₄和NO₂反应生成氮气和水蒸气的热化学方程式为

 

．
（2）利用肼、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池，氮元素被氧化后只生成氮气，请写出该电池工作时负极的电极反应

 

；电池工作时，

 

极pH升高．
（3）传统制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液．该反应的化学方程式是

 

．
（4）盐酸肼（N₂H₆Cl₂）是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH₄Cl类似．写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式

 

．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,盐类水解的原理

专题：化学反应中的能量变化,盐类的水解专题,电化学专题

分析：（1）根据盖斯定律，由已知热化学反应方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数进行相应的加减，据此书写；
（2）肼--空气燃料电池是一种碱性燃料电池，工作时，负极上肼失电子发生氧化反应，根据原电池电极反应式可判断溶液pH的变化；
（3）根据NaClO氧化NH₃可以得到肼来书写方程式；
（4）根据铵根离子的水解产物是氨水和氢离子来书写水解方程式．

解答： 解：（1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g），△H=+67.7kJ?mol^-1；
②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534kJ?mol^-1；
由盖斯定律，②×2-①得2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O（g），故该反应的△H=2×（-534kJ?mol^-1）-67.7kJ?mol^-1）=-1135.7 kJ?mol^-1，
故答案为：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O（g），△H=-1135.7 kJ?mol^-1；
（2）肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池工作时，负极上肼失电子发生氧化反应，电极反应式为N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂↑+4H₂O，正极上发生得电子的还原反应，即2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，电池工作时，正极区域pH升高，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；正；
（3）制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液，反应为：NaClO+2NH₃═N₂H₄+H₂O+NaCl，
故答案为：NaClO+2NH₃═N₂H₄+H₂O+NaCl；
（4）根据铵根离子的水解产物是氨水和氢离子，所以盐酸肼第一步水解反应的离子方程式为：N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅?H₂O]⁺+H⁺，
故答案为：N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅?H₂O]⁺+H⁺．

点评：本题是一道热化学和电化学知识的综合考查题，要求学生注意知识的归纳和整理是解题的关键，难度不大．