Question

【題目】肼（N2H4）主要用作火箭和噴氣發(fā)動機燃料。

(1) 已知 ① 2O2(g)＋N2(g) === N2O4(l) ΔH＝a kJ·mol-1

② N2(g)＋2H2(g) === N2H4(l) ΔH＝b kJ·mol-1

③ 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) ΔH＝c kJ·mol-1

某型號火箭采用液態(tài)肼和液態(tài)N2O4作推進(jìn)劑，燃燒生成兩種無污染的氣體。寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式____。偏二甲肼（1,1-二甲基肼）也是一種高能燃料，寫出其結(jié)構(gòu)簡式______。

（2）肼可以除去水中的溶解氧，且生成物能參與大氣循環(huán)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式________，理論上，每消耗64 g肼可除去標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2________L

（3）科學(xué)家用肼作為燃料電池的燃料，電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，

寫出電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：________。

（4）N2H4在特定條件下（303K，Pt，Ni作催化劑）可以發(fā)生部分分解：N2H4(g) 2H2(g)＋N2(g)，在2 L的密閉容器中加入0.1 mol N2H4(g)，測得0-4分鐘內(nèi)N2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖2所示，寫出0-2分鐘內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率v(H2)=________。

Answer 1

【答案】2N2H4(l)＋N2O4(l) ===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝(2c—a—2b) kJ·mol-1 N2H4＋O2===2H2O＋N2 44.8 N2H4＋4OH-－4e-=== N2↑＋4H2O 0.025 mol·L-1·min-1

【解析】

（1）利用蓋斯定律求出液態(tài)肼和液態(tài)N2O4，燃燒生成兩種無污染的氣體的熱化學(xué)方程式，依據(jù)偏二甲肼的名字（1,1-二甲基肼）書寫結(jié)構(gòu)簡式；

（2）肼可以除去水中的溶解氧，且生成能參與大氣循環(huán)的氮氣，由此寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式，并計算每消耗64 g肼可除去標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2體積；

（3）肼作為燃料的燃料電池，燃料肼參與反應(yīng)的電極為負(fù)極，肼失去電子；

（4）由圖可以看出，0-2分鐘內(nèi)，n(N2)=0.05mol,由此求0-2分鐘內(nèi)的v(N2)，依據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比求出v(H2)；

（1）① 2O2(g)＋N2(g) === N2O4(l) ΔH＝a kJ·mol-1

② N2(g)＋2H2(g) === N2H4(l) ΔH＝b kJ·mol-1

③ 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) ΔH＝c kJ·mol-1

依據(jù)蓋斯定律2③2②①得：2N2H4(l)＋N2O4(l) ===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝(2c—a—2b) kJ·mol-1，1,1-二甲基肼的結(jié)構(gòu)簡式為：；

本題答案為：2N2H4(l)＋N2O4(l) ===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝(2c—a—2b) kJ·mol-1，。

（2）由題意可知，肼和氧氣反應(yīng)，生成氮氣和水，其化學(xué)方程式為：N2H4＋O2===2H2O＋N2，設(shè)消耗64 g肼可除去標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2體積為VL，依據(jù)上述方程式可得：32:22.4=6.4：V，解得V=44.8L；

本題答案為：N2H4＋O2===2H2O＋N2，44.8。

（3）肼作為燃料的燃料電池，燃料肼參與反應(yīng)的電極為負(fù)極，肼失去電子，在堿性條件下，電極反應(yīng)式為：N2H4＋4OH-－4e-=== N2↑＋4H2O；

本題答案為：N2H4＋4OH-－4e-=== N2↑＋4H2O。

（4）由圖可以看出，0-2分鐘內(nèi)，n(N2)=0.05mol，c(N2)=0.05mol/2L=0.025mol/L，v（N2）=c/t= =0.0125mol·L-1·min-1，依據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可得：v(H2)=2 v（N2）=0.025 mol·L-1·min-1；

本題答案為：0.025 mol·L-1·min-1。