Question

（16分）肼（N₂H₄）又稱聯氨，是一種可燃性液體，與氧氣或氮氧化物反應均可生成氮氣和水。氫氣是一種清潔能源，液氫和肼均可用作火箭燃料。

Ⅰ 氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點。

已知：（g）+ （g）=（g）+（g）      = +

         （g）+ （g）=（g）+（g）= +

（1）氫氣作為新能源的優點                              。（答2點）

（2）以甲烷為原料制取氫氣是工業上常用的制氫方法。（g）與（g）反應生成（g）和（g）的熱化學方程式為                            。

（3）HO的熱分解也可得到H，高溫下水分解體系中主要氣體的體積分數與溫度的關系如圖所示。圖中A、B表示的物質依次是                、              。

Ⅱ（4）肼一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。該電池放電時，負極的電極反應式是                                           。

（5）下圖是一個電化學裝置示意圖。用肼一空氣燃料電池做此裝置的電源。

①如果A是鉑電極，B是石墨電極，C是硫酸—硫酸銨，陰極的電極反應式是                                        。

②利用該裝置可制得少量過氧化氫：在陽極上SO₄^2—被氧化成S₂O₈^2—（過二硫酸根離子），S₂O₈^2—與H₂O反應生成H₂O₂，S₂O₈^2—+2H₂O=2SO₄^2—+H₂O₂+2H⁺。若要制取2molH₂O₂，該燃料電池理論上需消耗         molN₂H₄。

（6）由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進行實驗。

①裝置丙中溶液的P H                     。（填“變大”“變小”或“不變”）

②四種金屬活潑性由弱到強的順序是                 。

 

Answer 1

【答案】

（1） 無污染 ，  資源豐富 、熱值高等 ( 各1分)

（2） CH₄(g)+2H₂O(g)=CO₂(g)+4H₂(g)  ΔH=+165KJ.mol^-1 

（3） 氫原子 、氧原子 （各1分） （4） N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O  

（5）①  2H⁺+2e^-=H₂ ↑②  1 （6）①   變大   ②  CBAD  （每空2分）

【解析】（1）考查氫氣作為能源的特點。根據氫氣的燃燒熱和氫氣的來源可知，氫氣作為新能源的優點生成物是水沒有污染，資源豐富，熱值高等。

（2）考查蓋斯定律的應用，根據反應①（g）+ （g）=（g）+（g）和反應②（g）+ （g）=（g）+（g）可知，①×2－②即得到CH₄(g)+2H₂O(g)=CO₂(g)+4H₂(g)，所以反應的反應熱是+×2－＝+165KJ.mol^-1，即熱化學方程式為

CH₄(g)+2H₂O(g)=CO₂(g)+4H₂(g)  ΔH=+165KJ.mol^-1。

（3）水分解的化學方程式為2H₂O2H₂＋O₂，即氫氣的和氧氣的體積之比是2︰1，所以根據圖像可判斷，A表示的是氫原子，B表示的是氧原子。

（4）原電池中負極是失去電子的，所以肼在負極發生氧化反應，電解質是堿性溶液，所以電極反應式為N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O。

（5）電解池中陰極是得到電子的，發生還原反應，B電極和電源的負極相連，所以B是陰極，溶液中中氫離子放電，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑；根據反應式可知要制取2molH₂O₂，則消耗2mol S₂O₈^2—。S₂O₈^2—中氧的化合價是－7/4價，SO₄^2—中氧的化合價是－2價，所以生成2mol S₂O₈^2—失去的電子是（2－7/4）×8×2＝4mol。1mol肼失去4mol電子，根據得失電子守恒可知，消耗肼的物質的量是1mol。

（6）丙是原電池，A極產生氫氣，所以A是正極，D負極，所以丙中pH變大。甲中A不斷溶解，說明A是負極，B是正極。乙中C極質量增加，所以C是正極，B是負極，所以四種金屬活潑性由弱到強的順序是CBAD