Question

2．N₂H₄（肼）可作用制药的原料，也可作火箭的燃料．
（1）肼能与酸反应．N₂H₆Cl₂溶液呈弱酸性，在水中存在如下反应：
①N₂H₆²⁺+H₂O?N₂H₅⁺+H₃O+平衡常数K₁
②N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₄+H₃O+平衡常数K₂
相同温度下，上述平衡常数K₂《K₁，其主要原因是N₂H₆²⁺所带正电荷数大于N₂H₅⁺，更易结合水电离出的带负电的OH^-，水解程度更大．
（2）工业上，可用次氯酸钠与氨反应制备肼，副产物对环境友好，写出化学方程式NaClO+2NH₃=NaCl+N₂H₄+H₂O
（3）已知热化学反应方程式：
反应I：N₂H₄（g）?N₂（g）+2H₂（g）△H₁；
反应II：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H₂．
①△H₁＞△H₂（填：＜、＞或=）
②7N₂H₄（g）?8NH₃（g）+3N₂（g）+2H₂（g）△H△H=7△H₁+4△H₂（用△H₁、△H₂表示）．
（4）肼还可以制备碱性燃料电池，氧化产物为稳定的对环境友好的物质．该电池负极的电极反应式为N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂↑+4H₂O；若以肼-空气碱性燃料电池为电源，以NiSO₄溶液为电镀液，在金属器具上镀镍，开始两极质量相等，当两极质量之差为1.18g时，至少消耗肼的质量为0.16g．

Answer 1

分析 （1）N₂H₆²⁺所带正电荷数大于N₂H₅⁺，更易结合水电离出的带负电的OH^-，水解程度更大；
（2）次氯酸钠的还原产物为氯化钠，不是氯气，还有水生成，氯化钠、水对环境都友好，结合原子守恒配平书写得到化学方程式；
（3）①反应I是吸热反应，反应II是放热反应；
②根据盖斯定律知，反应I×7+反应II×4=反应III；
（4）N₂H₄/空气在碱溶液中构成电池，N₂H₄在负极上发生氧化反应，O₂在正极上发生还原反应，负极的电极反应式为N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂↑+4H₂O，镀镍时阴极的反应式为Ni²⁺+2e^-=Ni，镍的相对原子质量为59，阳极为纯镍，阳极的电极反应式为Ni-2e^-=Ni²⁺，根据得失电子守恒建立关系计算．

解答 解：（1）相同温度下，上述平衡常数K₂＜K₁，其主要原因是N₂H₆²⁺所带正电荷数大于N₂H₅⁺，更易结合水电离出的带负电的OH^-，水解程度更大，
故答案为：N₂H₆²⁺所带正电荷数大于N₂H₅⁺，更易结合水电离出的带负电的OH^-，水解程度更大；
（2）次氯酸钠的还原产物为氯化钠，不是氯气，还有水生成，氯化钠、水对环境都友好，化学方程式为：NaClO+2NH₃=NaCl+N₂H₄+H₂O，
故答案为：NaClO+2NH₃=NaCl+N₂H₄+H₂O；
（3）①反应I是吸热反应，△H₁＞0，反应II是放热反应，△H₂＜0，则△H₁＞△H₂，
故答案为：＞；
②反应I：N₂H₄（g）?N₂（g）+2H₂（g）△H₁
反应II：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H₂
反应III：7N₂H₄（g）?8NH₃（g）+3N₂（g）+2H₂（g）△H
根据盖斯定律知，反应I×7+反应II×4=反应III，△H=7△H₁+4△H₂，
故答案为：7△H₁+4△H₂；
（4）N₂H₄/空气在碱溶液中构成电池，N₂H₄在负极上发生氧化反应，O₂在正极上发生还原反应，负极的电极反应式为N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂↑+4H₂O，
镀镍时阴极的反应式为Ni²⁺+2e^-=Ni，镍的相对原子质量为59，阳极为纯镍，阳极的电极反应式为Ni-2e^-=Ni²⁺，设至少消耗N₂H₄的物质的量为n，由电子守恒知，阴极质量与阳极质量之差为[2n-（-2n）]×59g/mol=1.18g，n=0.005mol，m（N₂H₄）=0.005mol×32g/mol=0.16g，
故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂↑+4H₂O；0.16．

点评 本题考查较为综合，涉及反应速率、平衡移动、盖斯定律以及电化学等知识，题目难度中等，注意把握影响平衡移动的因素以及平衡移动方向的判断．