Question

【題目】肼(N2H4)是一種無色易溶于水的油狀液體，具有堿性和極強的還原性，在工業生產中應用非常廣泛。

(1)已知肼的球棍模型如圖所示，寫出肼的電子式:____________。

(2)已知1g肼(N2H4)氣體燃燒生成氮氣和水蒸氣，放出16.7kJ的熱量。寫出該反應的熱化學方程式:______________。

(3)目前正在研發的一-種肼燃料電池的結構如下圖所示。

①該電池的負極是______(填“a”或“b”)電極。

②寫出正極的電極反應式:_____________。

(4)在1L固定體積的容器中加入0.1molN2H4，在303K、Pt催化下發生反應:N2H4(l) N2(g)+2H2(g)。測得容器中與時間關系如下圖所示，則0～4min內氮氣的平均反應速率v(N2)=______。

Answer 1

【答案】 N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) H=-534.4kJ/mol a O2+4e-+2H2O=4OH- 0.0125mol/(L·min)

【解析】(1)氨分子中氫原子被氨基（-NH2）取代后的生成物叫肼,分子中全部為單鍵；(2)正極是氧氣得電子發生還原反應,負極肼失電子發生氧化反應；(3)在303K , Pt催化下,則發生N2H4(l) N2(g)+2H2(g),設生成氮氣的量為xmol,則氫氣的量為2mol,此時N2H4(l)的物質的量為（0.1-x）mol ,根據4min 時比值為3,求出x的值,然后根計算。

(1)由肼的球棍模型和價鍵理論可知，肼中氮氮原子之間、氮氫原子之間都是單鍵，所以肼的電子式為: 。答案：。

(2)已知1g肼(N2H4)氣體燃燒生成氮氣和水蒸氣，放出16.7kJ的熱量。則1mol肼(N2H4)氣體燃燒生成氮氣和水蒸氣，放出534.4kJ 的熱量,所以肼反應的熱化學方程式: N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) H=-534.4kJ/mol 。

(2)正極是氧氣得電子發生還原反應,負極肼失電子發生氧化反應,所以a電極為電池的負極,因此，答案是:a。

(3)在303K、Pt催化下,則發生N2H4(l) N2(g)+2H2(g),設生成氮氣的量為xmol,則氫氣的量為2mol,此時N2H4(l)的物質的量為（0.1-x）mol,根據4min時比值為3,所以3x/（0.1-x）=3,則x=0.05mol,,因此，本題正確答案是: 0.0125mol/(L·min)。