Question

【題目】肼(N2H4)又稱聯(lián)氨，廣泛用于火箭推進(jìn)劑、有機(jī)合成及燃料電池等方面，NO2的二聚體N2O4是火箭中常用的氧化劑。請回答下列問題：

（1）肼燃料電池的原理如圖1所示，左邊電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 。

（2）火箭常用N2O4作氧化劑，肼作燃料，已知：

① N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH1=67.7 kJ·mol1；

② N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH2=534.0 kJ·mol1；

③2NO2(g)N2O4(g) ΔH3=52.7 kJ·mol1。

氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式為 。

（3）聯(lián)氨在工業(yè)生產(chǎn)中常以氨和次氯酸鈉為原料獲得，也可在高錳酸鉀作催化劑條件下，用尿素[CO(NH2)2]和次氯酸鈉、氫氧化鈉溶液反應(yīng)獲得，尿素法反應(yīng)的離子方程式為 。

（4）某模擬“人工樹葉”的電化學(xué)實(shí)驗裝置如圖2所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。該裝置工作時，H+從 (填字母，后同)極區(qū)向 極區(qū)遷移，將電能轉(zhuǎn)化為 能，每生成1 mol O2，有 g CO2被還原(小數(shù)點(diǎn)后保留1位數(shù)字)。

（5）圖3中甲裝置為C3H8O的燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)裝置，該同學(xué)想在乙裝置中實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，則f處通 ，寫出電極c上的電極反應(yīng)式： 。

Answer 1

【答案】（1）N2H44e+4OHN2+4H2O

（2）2N2H4(g)+N2O4(g) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=947.6 kJ·mol1

（3）CO(NH2)2+ClO+2OHN2H4↑++Cl+H2O

（4）b a 化學(xué)能 29.3

（5）O2 C3H8O 18e + 24OH 3+16H2O

【解析】（1）由圖1可知燃料電池左邊是N2H4生成N2和H2O，N化合價升高，N2H4失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。

（2）由蓋斯定律知，②×2①③可得2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g) ΔH=947.6 kJ·mol1。

（3）ClO作氧化劑，被尿素還原成Cl，尿素則被氧化為聯(lián)氨，再根據(jù)原子個數(shù)守恒，即可寫出離子方程式。

（4）由圖2知，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，該裝置工作時，在b極(陽極)H2O失去電子被氧化為O2，同時產(chǎn)生H+，H+從b極區(qū)向a極(陰極)區(qū)移動，由得失電子守恒知，每生成1 mol O2轉(zhuǎn)移4 mol e，每消耗1 mol CO2轉(zhuǎn)移6 mol e，則被還原的CO2的質(zhì)量為 mol×44 g·mol1≈29.3 g。

（5）由圖3可知，在Fe極上鍍Cu，則Fe為陰極，Cu為陽極，則與Cu相連的燃料電池的d極為正極，所以f處通入O2。燃料電池的c極為負(fù)極，e處通入C3H8O，C3H8O被氧化為。

【備注】本題以考生比較熟悉的肼為載體，兩題均考查熱化學(xué)和電化學(xué)綜合知識，需要特別注意的是電極反應(yīng)式書寫時要考慮溶液的酸堿性環(huán)境。