Question

8．肼可作为火箭发动机的燃料，与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
（1）写出肼和N₂O₄反应反应生成N₂和水蒸气的热化学方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）火箭残骸中常现红棕色气体，当温度升高时，气体颜色变深，原因是存在如下反应：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，一定温度下，将1mol N₂O₄充入一恒压密闭容器中发生上述反应，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是ad．

（3）肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液．肼-空气燃料电池放电时负极的电极反应式是N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
（4）传统制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液．该反应的离子方程式是2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O．

Answer 1

分析 （1）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
根据盖斯定律将方程式②×2-①计算得到；
（2）根据达到平衡状态，各组分浓度不变，正逆反应速率相等进行判断；
（3）从作为燃料电池时，负极发生氧化反应的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂；
（4）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），N元素的化合价升高，故还生成氯化钠与水．

解答 解：（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，
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）a、反应方程式两边气体的质量不相等，密度不变，说明达到了平衡状态，故a正确；
b、反应过程中，反应热不会变化，不是变量，无法判断是否达到平衡状态，故b错误；
c、根据图象，正反应速率还在减小，则说明未达到平衡状态，故c错误；
d、四氧化二氮的转化率不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故d正确；
故选ad；
（3）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+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（4）NH₃与NaClO发生氧化还原反应可得到肼（N₂H₄）、氯化钠和水，所以该反应的离子方程式为：2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O，
故答案为：2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O．

点评 本题考查盖斯定律、平衡状态的判断、电极反应式的书写等知识点，这些都是高考的热点，注意电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，难度较大．