Question

（1）肼（N₂H₄）又稱聯氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。已知在101kPa時，16.0gN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣，放出熱量312kJ（25℃時），寫出表示N₂H₄燃燒熱的熱化學方程式                              。

（2）甲烷----氧氣燃料電池以20%~30%的KOH溶液為電解質溶液。

正極的電極反應式是                                           。

負極的電極反應式是                                           。

（3）右圖是一個電化學過程示意圖。

 ①鋅片上發生的電極反應是                                    。

 ②假設使用肼—空氣燃料電池作為本過程中的電源，銅片的質量變化128g，則肼一空氣燃料電池理論上消耗標標準狀況下的空氣               L（假設空氣中氧氣體積含量為20%）

Answer 1

（1）N₂H_4（l）+O_2(g) == N_2(g)+2H₂O_(g) ;△H=-624 kJ/mol

（2）2O₂+4H₂O+8e==8OH^-    CH₄+10OH^-—8e==CO₃^2-+7H₂O

（3）Cu²⁺+2e=Cu       112L

解析:

（1）將兩個方程式疊加后整理可得肼完全燃燒的熱化學方程式N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=—534kJ/mol；（2）電池放電時，正極發生還原反應，即O₂被還原，電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，工作時，不斷有水生成，即KOH溶液濃度減小，pH減小。 （3）A粗銅與電源的正極相連，電解池工作時，A及溶解，B純銅與電源的負極相連，電解池工作時，B極析出銅，故實際意義為精煉粗銅；B極增重10.8g，即析出0.1molAg，轉移電子0.1mol，根據電子得失守恒，1molN₂H₄燃燒生成N₂時，失去4mole^-，故燃料電池理論上消耗0.025molN₂H₄。（4）肼相當于兩個氨氣，故發生電離時有兩級電離，即N₂H₄+H₂O N₂H⁺₅+OH^-；N₂H⁺₅+H₂O N₂H⁺₆+OH^-；（5）HCl溶液與N₂H₄·H₂O反應生成鹽，發生水解，促進水的電離，故混合溶液中由水電離出的c（H⁺）大于0.1mol／LHCl溶液中由水電離出的c（H⁺）；（6）常溫下，若將0.2mol／L N₂H₄·H₂O溶液與0.1mol／L HCl溶液等體積混合時，N₂H₄·H₂O溶液過量，且電離大于水解，故離子濃度南大到小的順序為c（N₂H⁺₅）>c(Cl^-)>c(OH^-)>c(H⁺)。