Question

（1）肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料．已知在101kPa時，32.0g N₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣，放出熱量624kJ（25℃時），N₂H₄的燃燒熱化學(xué)方程式是

 

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（2）肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液．肼-空氣燃料電池放電時：負(fù)極的電極反應(yīng)式是

 

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（3）電瓶車所用電池一般為鉛蓄電池，這是一種典型的可充電電池，電池總反應(yīng)式為：Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-

放電

充電

2PbSO₄+2H₂O，充電時：陽極反應(yīng)式：

 

；用此裝置電解水和重水（D₂O）組成的混合液（兩電極均是Pt），通電一段時間后，在兩極共收集到33.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，總質(zhì)量為18.5g，則混合氣體中H原子和D原子個數(shù)之比：

 

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Answer 1

考點：化學(xué)電源新型電池,熱化學(xué)方程式

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：（1）32.0g N₂H₄的物質(zhì)的量=

32g

32g/mol

=1mol，1mol肼完全燃燒生成液態(tài)水放出624kJ熱量，據(jù)此書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）肼-氧氣堿性燃料電池中，負(fù)極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和氮氣；
（3）根據(jù)電池反應(yīng)式知，陽極上硫酸鉛失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；33.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體的物質(zhì)的量=

33.6L

22.4L/mol

=1.5mol，陰陽極上氣體的物質(zhì)的量之比為2：1，所以氧氣的物質(zhì)的量為0.5mol，H₂和D₂的物質(zhì)的量之和為1mol，利用質(zhì)量計算混合氣體中H原子和D原子個數(shù)之比．

解答： 解：（1）32.0g N₂H₄的物質(zhì)的量=

32g

32g/mol

=1mol，1mol肼完全燃燒生成液態(tài)水放出624kJ熱量，該熱化學(xué)反應(yīng)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(fù)極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和氮氣，電極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（3）據(jù)電池反應(yīng)式知，陽極上硫酸鉛失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbSO₄-2e^-+2H₂O=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺，33.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體的物質(zhì)的量=

33.6L

22.4L/mol

=1.5mol，陰陽極上氣體的物質(zhì)的量之比為2：1，所以氧氣的物質(zhì)的量為0.5mol，H₂和D₂的物質(zhì)的量之和為1mol，設(shè)H₂和D₂的物質(zhì)的量分別是xmol、（1-x）mol，H₂和D₂的質(zhì)量之和=2xg+4（1-x）g=18.5g-0.5mol×32g/mol=2.5g，x=0.75，所以H₂和D₂的物質(zhì)的量分別是0.75mol、0.25mol，二者都是雙原子分子，其物質(zhì)的量之比等于分子數(shù)之比等于原子個數(shù)之比，所以混合氣體中H原子和D原子個數(shù)之比=0.75mol：0.25mol=3：1，
故答案為：PbSO₄-2e^-+2H₂O=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺；3：1．

點評：本題考查了原電池和電解池原理及物質(zhì)的量的計算，根據(jù)各個電極上得失電子書寫電極反應(yīng)，再結(jié)合電極反應(yīng)式進(jìn)行有關(guān)計算，題目難度中等．