Question

【題目】（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，32.0gN2H4在氧氣中完全燃燒生成氮氣和水，放出熱量624kJ（25℃時），N2H4完全燃燒反應的熱化學方程式是__________________。

（2）肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%～30%的KOH溶液。肼—空氣燃料電池放電時：負極的電極反應式是_______________________________________ 。

（3）用CO做燃料電池電解CuSO4溶液、FeCl3和FeCl2混合液的示意圖如圖1所示，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極．工作一段時間后，斷開K，此時A、B兩極上產生的氣體體積相同．

①寫出通入CO的電極反應式____________________________________

②乙中B極產生的氣體在標準狀況下的體積為_____________．

③丙裝置溶液中金屬陽離子的物質的量與轉移電子的物質的量變化關系如圖2所示，則圖中③線表示的是____________（填離子符號）的變化；反應結束后，要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀，需要_____________mL 8.0mol·L﹣1 NaOH溶液。

Answer 1

【答案】 （N2H4(1)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l) △H= -624.0kJ/mol N2H4+4OH－－4e－=4H2O+N2↑ CO -2e - + 4OH - = CO32-+ 2H2O 2.24 L Cu 2+ 175

【解析】(1)32.0g N2H4的物質的量==1mol，1mol肼完全燃燒生成液態水放出624kJ熱量，該熱化學反應方程式為N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(1)△H=-624kJ/mol，故答案為：N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(1)△H=-624kJ/mol；

(2)肼-氧氣堿性燃料電池中，負極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣，電極反應式為N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑，故答案為：N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑；

(3)①CO燃料電池是原電池反應，CO在負極失電子發生氧化反應生成碳酸根離子，電極反應為：CO -2e - + 4OH - = CO32-+ 2H2O，故答案為：CO -2e - + 4OH - = CO32-+ 2H2O；

②工作一段時間后，斷開K，此時A、B兩極上產生的氣體體積相同，分析電極反應，B為陰極，溶液中銅離子析出后，氫離子得到電子生成氫氣，設生成氣體物質的量為xmol，溶液中銅離子物質的量為0.1mol，電極反應為：Cu2++2e-=Cu，0.1mol Cu2+放電轉移0.2mol電子，隨后發生2H++2e-=H2↑，生成xmol H2轉移2xmol電子；A電極為陽極，溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應為：4OH--4e-=2H2O+O2↑，生成xmol O2轉移4xmol電子；根據得失電子守恒得到0.2+2x=4x，解得x=0.1mol，乙中B極析出的氣體是氫氣，物質的量為0.1mol，在標準狀況下的體積為2.24L，故答案為：2.24L；

③根據轉移電子的物質的量和金屬陽離子的物質的量的變化，可知，銅離子從無增多，鐵離子物質的量減小，亞鐵離子增加，故①為Fe3+，②為Fe2+，③為Cu2+；由圖可知電子轉移為0.4mol，生成Cu2+物質的量為0.2mol，陰極電極反應Fe3++e-=Fe2+，反應結束后，溶液中有Fe2+為0.5mol，Cu2+為0.2mol，所以需要加入NaOH溶液0.5×2+0.2×2=1.4mol，所以所需NaOH溶液的體積為=0.175L=175mL，故答案為：Cu2+；175。