Question

7．Ⅰ、肼（N₂H₄）又稱聯氨，在常溫下是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料．已知在101kPa時，1gN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣和H₂O，放出19.5kJ熱量（25℃時），表示N₂H₄燃燒的熱化學方程式是N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624kJ•mol^-1．
Ⅱ、在火箭推進器中裝有強還原劑肼（N₂H₄）和強氧化劑（H₂O₂），當它們混合時，即產生大量的N₂和水蒸氣，并放出大量熱．已知0.4mol液態肼和足量H₂O₂反應，生成氮氣和液態水，放出327.05kJ的熱量．
（1）寫出該反應的熱化學方程式N₂H₄（l）+2H₂O₂（g）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.625kJ•mol^-1．
（2）已知H₂O（l）═H₂O（g）；△H=+44kJ•mol^-1，則16g液態肼燃燒生成氮氣和水蒸氣時，放出的熱量是320.8kJ．
Ⅲ、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：正極的電極反應式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；負極的電極反應式：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）1mol肼質量為32克，完全燃燒生成液態水放出19.5kJ×32=624kJ熱量，據此書寫熱化學反應方程式；
Ⅱ、（1）計算1mol液態肼與足量液態雙氧水反應時放出的熱量，可寫出反應的熱化學方程式；
（2）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到熱化學方程式，得到反應的焓變；
Ⅲ、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；

解答 解：I．1mol肼完全燃燒生成液態水放出19.5kJ×32=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（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624 kJ•mol^-1；
II．（1）0.4mol液態肼和足量H₂O₂反應，生成氮氣和液態水，放出327.05kJ的熱量，1mol液態肼與足量液態雙氧水反應時放出的熱量817.625kJ，則熱化學方程式為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（g）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.625kJ•mol^-1，
故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（g）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.625kJ•mol^-1；
（2）①N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.625kJ•mol^-1，
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ/mol；
依據蓋斯定律，①-②×4得到：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ/mol
則16g液態肼與足量液態過氧化氫反應生成氮氣和氣態水放熱時320.8kJ；
故答案為：320.8kJ；
III．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↑，正極發生還原反應，電極方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；

點評 本題主要考查了熱化學方程式的書寫，需要注意的有：物質的狀態、反應熱的數值與單位，反應熱的數值與化學方程式前面的系數成正比，題目難度不大．