Question

5．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）氮元素原子的L层电子数为5；
（2）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）△H=-1048.9kJ/mol；
（3）已知H₂O（l）=H₂O（g）△H₃=+44kJ•mol^-1，则表示肼燃烧热的热化学方程式为N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H₂=-622.2kJ•mol^-1．
（4）肼-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+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．

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）依据盖斯定律，结合题干热化学方程式计算写出；
（3）把握燃烧热的概念，结合盖斯定律来解．
（4）碱性电池中负极发生还原反应，也就是还原剂失电子的反应，结合电解质溶液为碱性条件解答．

解答 解：（1）氮元素原子的原子序数为7，原子的L层电子数为5，
故答案为：5；
（2）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；
（3）燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，此时生成的水必须为液态，可燃物必须为1mol，
已知反应：①N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H₃=+44kJ•mol^-1
将①-2×②可得：N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H₂=-622.2kJ•mol^-1
故答案为：N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H₂=-622.2kJ•mol^-1；
（4）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：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．

点评 本题考查较为综合，涉及原子结构示意图、化学方程式的书写、盖斯定律内容及应用，题目难度中等，明确盖斯定律的内容为解答关键，试题培养了学生的灵活应用能力．