Question

【題目】肼(N2H4)又稱聯(lián)氨，是一種可燃性液體，可用作火箭燃料。

（1）已知在101 kPa時，32.0 g N2H4在氧氣中完全燃燒生成氮氣和水，放出熱量624 kJ(25 ℃時)，N2H4完全燃燒的熱化學方程式是__________________________________。

（2）肼－空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液。肼－空氣燃料電池放電時，正極的反應式是___________________________；負極的反應式是____________________________。

（3）下圖是一個電化學過程示意圖。

①鋅片上發(fā)生的電極反應式是_________________________________________________。

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(zhì)量變化為128 g，則肼－空氣燃料電池理論上消耗標準狀況下的空氣______L(假設空氣中氧氣體積分數(shù)為20%)。

（4）有同學想把Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應設計成原電池，你認為是否可行？________(填“是”或“否”)

Answer 1

【答案】 N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－624 kJ·mol－1 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O Cu2＋＋2e－===Cu 112 否

【解析】（1）32.0 g N2H4即1molN2H4在氧氣中完全燃燒生成氮氣和水，放出熱量624 kJ(25 ℃時)， N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－624 kJ·mol－1 ；（2）燃料電池中，正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應，在堿性環(huán)境下，電極反應式為：2H2O+O2+4e－=4OH－；負極上投放的是燃料，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，在堿性環(huán)境下的反應式為：N2H4+4OH－-4e－=4H2O+N2↑。（3）①與電源負極相連的是電解池的陰極，在陰極上陽離子銅離子發(fā)生得電子的還原反應，即Cu2＋+2e－=Cu；②銅片上的電極反應為：Cu-2e－=Cu，Cu的質(zhì)量變化128g，根據(jù)電極反應，轉(zhuǎn)移電子為4mol，根據(jù)反應N2H4+O2=N2+2H2O，當轉(zhuǎn)移電子4mol時，消耗氧氣的物質(zhì)的量是1mol，氧氣的體積是空氣體積的五分之一，所以消耗空氣的體積是5mol，即112L；（4）Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應不是自發(fā)的氧化還原反應，不能設計成原電池。