Question

【題目】(1)工業(yè)上利用N2和H2合成NH3，NH3又可以進(jìn)一步制備聯(lián)氨(N2H4)等。由NH3制備N2H4的常用方法是NaClO氧化法，其離子反應(yīng)方程式為___________，有學(xué)者探究用電解法制備的效率，裝置如圖，試寫(xiě)出其陽(yáng)極電極反應(yīng)式_________；

(2)乙醇汽油是被廣泛使用的新型清潔燃料，工業(yè)生產(chǎn)乙醇(CH3CH2OH)的一種反應(yīng)原理為：2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=-akJ/mol，己知：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-bkJ/mol，以CO2(g)與H2(g)為原料也可合成氣態(tài)乙醇，并放出熱量，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：_________________。

(3)如下圖所示，某研究性學(xué)習(xí)小組利用上述燃燒原理設(shè)計(jì)一個(gè)肼(N2H4)─空氣燃料電池(如圖甲)并探究某些工業(yè)原理，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜(即只允許陽(yáng)離子通過(guò))。

根據(jù)要求回答相關(guān)問(wèn)題：

①甲裝置中正極的電極反應(yīng)式為：________________。

②乙裝置中石墨電極產(chǎn)生產(chǎn)物如何檢驗(yàn)______，電解一段時(shí)間后，乙池中的溶液呈___性。

③圖中用丙裝置模擬工業(yè)中的________原理，如果電解后丙裝置精銅質(zhì)量增加3.2g，則理論上甲裝置中肼消耗質(zhì)量為_____g。

Answer 1

【答案】2NH3+ClO- =N2H4+H2O + Cl- 2NH3-2e－+O2- =N2H4+H2O 2CO2(g)+6H2(g)=C2H5OH(g)+3H2O(g) △H=-(a-2b) kJ/mol O2+4e-+2H2O=4OH- 用一端粘有濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙的玻璃棒靠近石墨電極，若試紙變藍(lán)，則生成氯氣 堿 粗銅的精煉 0.8

【解析】

(1)由NH3制備N2H4的常用方法是NaClO氧化法，該反應(yīng)中N元素化合價(jià)由-3價(jià)變?yōu)?/span>-2價(jià)、Cl元素化合價(jià)由+1價(jià)變?yōu)?/span>-1價(jià)，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及轉(zhuǎn)移電子守恒書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的方程式；根據(jù)圖知，NH3發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氨氣的電極為陽(yáng)極，據(jù)此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式；

(2)根據(jù)蓋斯定律分析解答；

(3)甲裝置為肼(N2H4)─空氣燃料電池，通入肼的是負(fù)極，通入空氣的電極為正極，乙裝置中石墨與電源正極相接，為陽(yáng)極，電解食鹽水的總反應(yīng)為2H2O+2Cl- Cl2↑+H2↑+2OH-；丙裝置中粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，為粗銅精煉裝置，結(jié)合原電池原理和電解池原理分析解答。

(1)由NH3制備N2H4的常用方法是NaClO氧化法，該反應(yīng)中N元素化合價(jià)由-3價(jià)變?yōu)?/span>-2價(jià)、Cl元素化合價(jià)由+1價(jià)變?yōu)?/span>-1價(jià)，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及轉(zhuǎn)移電子守恒配平方程式為2NH3+ClO-=N2H4+H2O+Cl-；根據(jù)圖知，NH3發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氨氣的電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2NH3-2e－+O2- =N2H4+H2O，故答案為：2NH3+ClO-=N2H4+H2O+Cl-；2NH3-2e－+O2- =N2H4+H2O；

(2)①2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=-akJ/mol，②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-bkJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，將方程式 ①-②×2得：2CO2(g)+6H2(g)=C2H5OH(g)+3H2O(g) △H=-(a-2b)kJ/mol，故答案為：2CO2(g)+6H2(g)=C2H5OH(g)+3H2O(g) △H=-(a-2b)kJ/mol；

(3)①肼(N2H4)─空氣燃料電池中通入肼的是負(fù)極，通入空氣的電極為正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案為：O2+4e-+2H2O=4OH-；

②乙裝置中石墨與電源正極相接，為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子失去電子生成氯氣，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，生成的氯氣可以用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)，觀察是否變藍(lán)；電解食鹽水的總反應(yīng)為2H2O+2Cl- Cl2↑+H2↑+2OH-，電解后的溶液呈堿性，故答案為：用一端粘有濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙的玻璃棒靠近石墨電極，若試紙變藍(lán)，則生成氯氣；堿；

③裝置丙中，粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，所以該裝置為粗銅精煉裝置；

原電池負(fù)極和純銅電極上有：N2H4～N2～4e-，Cu～Cu2+～2e-，根據(jù)電子守恒得到關(guān)系式：N2H4～2Cu，n(N2H4)=n(Cu)=×=0.025mol，m(N2H4)=nM=0.025mol×32g/mol =0.8g，故答案為：粗銅的精煉；0.8。